[发明专利]组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种推进器空化辐射噪声的预报方法，尤其是涉及以对转螺旋桨和泵喷射推进器为代表的组合式推进器在空化初生状态下的宽带谱噪声的预报方法。

背景技术

对转螺旋桨（简称对转桨）是现有电动力鱼雷的主要推进器，由同轴、反向旋转的前螺旋桨（简称前桨）和后螺旋桨（简称后桨）组成。通常，后桨为了避开前桨的梢涡脱落与其桨叶导边相互作用辐射发声，直径要比前桨小，且叶片数要少。泵喷射推进器（简称泵喷）是现有热动力鱼雷和核潜艇推进的主要推进器，由环状导管、转子和定子组成。导管是剖面为翼型的环状结构，同时包围转子和定子，且通常对应为渐扩式导管，使流经转子的水流减速以延迟空化（泡）产生。定子为一组与来流成一定角度的固定叶片，在轴向位置上可位于转子前方或后方。位于前方时，称为前置定子式泵喷，通常用于潜艇推进；位于后方时，称为后置定子式泵喷，通常用于鱼雷推进。对转螺旋桨和泵喷射推进器可统称为组合式推进器。

随着转速不断增加，螺旋桨各类空化通常表现为：从无空化到出现梢涡空化、片空化、再到发展了的片空化和泡空化。一旦螺旋桨产生空化，空化噪声将成为舰艇最主要的噪声源（[1]Ross.Mechanics of Underwater Noise(水下噪声原理）.New York:Pergamon Press,1976.)。因此，对螺旋桨空化初生时机的判定和空化初生后辐射噪声大小的衡量就成为了舰艇声隐身性能的重要指标。螺旋桨空化初生通常特指梢涡空化初生。当桨叶（或转子）和导管间存在叶顶间隙时，通常首先对应为叶梢泄露涡空化初生，如泵喷空化初生。目前，对推进器（多指螺旋桨）空化水动力性能和空化噪声性能的评价还主要依赖于模型尺度的空泡筒（或循环水槽）试验测量。空化噪声测量在空化试验的基础上完成，测得总的噪声谱源级曲线后需要扣除背景噪声。试验测量存在的主要问题是：含气量或者是液体中的非凝结性气核对空化初生存在显著的影响（[2]ITTC.Cavitation Committee Report(空化专家委员会报告）.18th International Towing Tank Conference,Kobe,Japan,1987.），且空化初生时机的判定在很大程度上与观察人员的经验有关，所以空化试验经常表现出难以重复性和与试验场地密切相关的特点。并且，因空化初生存在显著的尺度效应（[3]Szantyr J A.Scale Effects in Cavitation Experiments with Marine Propeller Models(船舶模型尺度螺旋桨空化试验中的尺度效应）.Polish Maritime Research,2006,4:3-10.），使得模型尺度的空化和噪声测量结果在由经验相似公式放大到实尺度时会存在很大的不确定性，并且只适用于充分发展了的片空化[2]，而对于实尺度下的推进器空化初生辐射噪声来说，目前国内外尚极少见到可信的测量和预报结果，在组合式推进器方面就更为少见。