片空化状态下对转螺旋桨噪声特性仿真分析.pdf

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1、第18卷第7期船舶力学V01．18No．72014年7月JournalofShipMechanicsJu1．2014文章编号：1007—7294(2014)07—0778—08片空化状态下对转螺旋桨噪声特性仿真分析王顺杰，王易川，戴卫国，李斌(海军潜艇学院，山东青岛266044)摘要：为了研究对转螺旋桨空化噪声特性，利用Schnerr—sauer空化模型及RNGk-6湍流模型，并采用动网格模型对对转螺旋桨进行空化数值分析。首先，对DTMB4381螺旋桨进行空化敞水性能计算，所得空泡形态与公开发表试验及数值模拟结果吻合较好。然后对对转螺旋

2、桨空化噪声进行计算及分析，求解了不同监测点处的声压和声压功率谱密度。从计算结果可以看出噪声功率谱中存在着与前、后桨叶频相关的线谱成份。关键词：片空化；对转螺旋桨；数值分析中图分类号：U661文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—7294．2014．07．006Numericalanalysisforsheetcavitationnoisecharacteristic0fc0untra—r0tatingpropellerWANGShun~ie，WANGYi-chuan，DAIWei-guo，LIBin(NavySu

3、bmarineAcademy，Qingdao266044，China)Abstract：Inordertostudycavitationnoisecharacteristicofcontra-rotatingpropeller，thenumericalanal—ysisofcounter-rotationpropellercavitationwasaccomplishedbyusingSchne~一saucycavitationmodel，RNG—turbulencemodelanddynamicmeshmode1．Theopen-wa

4、terperformancewasdonewithDTMB4381propellercavitation，thepredictedcavityshapeswereinagreementwithboththeexperimentalobservationandnumericalsimulationresultOfopenliterature．And，bycalculatingandanalyzingthecontra-rotatingpro—pellercavitation，thesoundpressureandpowerspectrum

5、densityofdifferentmonitorswassolved．There—suhshowsthatline——spectrumwhichisrelatedtothebladefrequencesoffrontandrearpropellerexistinginthepowerspectrumandthenon-uniformityofrearpropellerflowismoreobviouslythanfrontpropeller．Keywords：sheetcavitation；contra-rotatingpropell

6、er；numericalanalysis1引言螺旋桨空化噪声是船舶辐射噪声的主要因素，常见的螺旋桨空泡主要有梢涡空泡、片空泡、云空泡、毂涡空泡等，由于空化物理问题的复杂性，多采用实验方法对空化现象进行研究l1-2]。随着CFD技术的发展，使用数值方法研究螺旋桨空化问题逐渐成为国际水动力学界的前沿和热点问题。而且对于声学问题的直接数值模拟，可以在任意场点上对噪声进行监测，有效避免了试验中水听器安装及其与流场之间的相互干扰问题。因此，数值计算将成为解决实际声学问题的一种重要方法。收稿日期：2013—12—10基金项目：国家自然科学基金资助项

7、目(60901054)作者简介：王顺杰(1984一)，男，海军潜艇学院博士研究生，E-mail：xiaojieO00@163．corn；王易川(1976一)，男，海军潜艇学院副教授。第7期王顺杰等：片空化状态下对转螺旋桨⋯779刘登成等p喇用RANS求解其采用非结构化网格对螺旋桨敞水性能和空泡性能进行了数值计算。杨琼方等i4l采用改进的Sauer空化模型和修正的SST湍流模型，分析研究了非均匀进流对螺旋桨空化水动力性能的影响。胡健等[51用数值方法计算了螺旋桨的扰动速度，研究了螺旋桨尾流场的分布规律。Lindau等[61用Kunz模型，

8、和用UNCLE—M对螺旋桨P4831的空泡特性进行了分析，在较大范围的进速系数下，均预报出使推力系数和扭矩系数急剧减小的临界空泡数，并与试验结果吻合较好。水下高速航行体普遍采用对转螺旋桨的推进方式。当其航速