[发明专利]一种船舶桨舵系统的低噪声螺旋桨及其附体的设计方法

说明书

本发明提供了一种船舶桨舵系统的低噪声螺旋桨及其附体的设计方法，将航空计算桨叶噪声的计算方法运用于桨舵系统。基于面元法理论，这里对桨舵的无空泡噪声进行了研究，以基于速度势的非定常面元法计算桨舵系统的非定常水动力性能，并将桨叶表面及舵上时域上的压力分布作为无空泡噪声计算的输入量，采用声学FW‑H方程的时域表达式获得声压的时间历程，再通过离散傅里叶变换得出噪声频谱图。

技术领域

本发明其目的就在于提供一种船舶桨舵系统的低噪声螺旋桨及其附体的设计方法。

背景技术

舰艇战斗力及生存能力和自身的隐身性能密切相关，而辐射噪声已成为其隐身技术的重要指标。尤其对于潜艇、鱼雷等水下航行体，其自身的辐射噪声已成为其最重要战斗力指标。而螺旋桨所辐射的噪声已成为舰艇噪声的主要部分，所以在螺旋桨设计当中，噪声问题成为设计者考虑的重要因素之一。

在舰船和潜艇上，螺旋桨往往工作于有其它附体的干扰下，如舵、导管、反应鳍等，这些附体的存在会干扰螺旋桨的工作流场，使螺旋桨表面的压力分布发生变化，因此螺旋桨噪声也发生改变，而且这些装置本身也能辐射噪声，为了研究附体对螺旋桨噪声的影响，这里把螺旋桨无空泡噪声的计算方法扩展应用到桨与其附体的噪声预报上，并计算分析了桨舵系统和导管桨的无空泡噪声，并对附体对桨噪声的影响效果作了分析，为低噪声螺旋桨及其附体的设计提供理论支持。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种船舶桨舵系统的低噪声螺旋桨及其附体的设计方法，解决了现有噪声计算方法不能扩展应用到桨与其附体的噪声预报上，并计算分析了桨舵系统和导管桨的无空泡噪声，并对附体对桨噪声的影响效果作了分析，为低噪声螺旋桨及其附体的设计提供理论支持的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种船舶桨舵系统的低噪声螺旋桨及其附体的设计方法，该计算方法为建立有一包含物体的运动控制面f(xi,t)＝0，设(ni为控制面上的单位外法向矢量vn＝vi·ni，vi为控制面运动速度)，Fowcs Williams和Hawkings 运用广义函数理论推导出静止流体中作任意运动的控制面的发声方程，即著名的FW-H方程，则FW-H方程可写成如下形式：

若取控制面f(xi,t)＝0为物面(例如桨叶叶面)，由无穿透条件 un＝vn，可得FW-H方程最常用的一种形式

由上式通过格林方程和坐标变换得到声压直接求解公式：