非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.计算结果表明,在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.

均匀流场中螺旋桨线谱噪声的频域预报方法

为研究均匀流场中的螺旋桨远场辐射线谱噪声,在Lighthill声类比理论和FfowcsWilliam-Hawkings方程的基础上,应用带有平均流效果的格林函数,建立了螺旋桨线谱噪声的频域预报理论,突破了现有理论需要假设薄机翼和必须在投影平面对声源进行积分的界限,允许在螺旋桨真实叶表面对声源进行积分.数值计算及与实验结果的比较表明,该频域方法是有效的,并且具有相当高的预报精度.对线谱噪声指向性分析表明,最大值与螺旋桨轴垂直,并且随频率增加主瓣宽度相应减小.

双泵源电液舵机线谱噪声控制

采取变频调速控制策略的电液舵机可大幅降低操舵噪声,但系统线谱噪声明显且随工况变化而迁移,衰减难度大。基于此,结合泵源双冗余的电液舵机原理,仅改变原系统控制策略,提出基于辅助泵源合流的压力脉动控制措施。理论分析指出,两泵源转速一致,初始相位角为半个周期可衰减奇数次谐波。设计了主从同步控制策略,配置相应硬件,并应用于实际系统,实测相同操舵工况下可降低基脚结构振动总级3～5 d B,一阶线谱最大可衰减23 d B。

非均匀流场中螺旋桨线谱噪声指向性分析

为了对非均匀流场中螺旋桨线谱噪声的指向性特征进行分析,在Ffowcs William-Hawkings方程的基础上,建立了非均匀流场中螺旋桨线谱噪声的频域预报理论,该理论可对声源在真实桨叶表面进行积分。讨论了螺旋桨叶数、来流谐波阶数以及叶片表面力对线谱噪声指向性的影响。结果表明,特征耦合系数是线谱噪声指向性分布形态的决定因素,并且当特征耦合系数等于零时,辐射噪声主要由轴向力和主要谐波所贡献;当特征耦合系数不为零时,轴向力和主要谐波的贡献只集中于桨轴方向,而桨盘面处的噪声贡献则来源于周向力和与叶片数目相等的谐波。

水下高速航行体对转螺旋桨线谱噪声预报研究(英文)

对转螺旋桨的线谱噪声构成了水下高速航行体整个辐射噪声的重要部分。对转螺旋桨的线谱噪声是由前后桨与航行体尾流场相互作用及前后桨相互干扰所引起的。线谱噪声的预报方法是利用升力面理论和声学方法相结合实现的。文中详述了线谱噪声的理论计算方法、线谱噪声的特征和数值预报，同时也预报了尾流场的变化、前后桨间距变化对噪声级的影响等。预报值和试验结果吻合良好。整个方法对航行体的性能预报、噪声源识别和桨的低噪声设计均具有重要价值。

亚音速轴流风扇静转子相互作用线谱噪声预报

静转子相互作用线谱噪声是亚音速轴流风扇主要噪声源之一,快速预报该噪声对风扇设计初期的叶片选型和参数设计具有重要意义。因此在叶栅响应函数理论的基础上考虑静转子叶片的相互作用,采用叶片经验尾流模型模拟转子尾流,推导得到静转子叶栅相互作用线谱辐射声功率半经验半理论计算公式。通过与NASA已有的试验模型和计算模型结果对比,验证了该公式的适用性。并进一步分析静转子间距、叶片参数等对NASA试验风扇线谱噪声的影响,结果表明,增大静转子间距和静子叶片倾斜设计对降低静转子相互作用线谱噪声具有很好的效果。

管道空腔流激线谱噪声及主动控制实验研究

空腔流激噪声是通风管道的一种重要噪声源,亟需得到抑制.建立了空腔流激线谱噪声测试实验系统,开展主动控制实验,分析了流激线谱噪声的产生机理和影响因素,验证了有源噪声控制技术抑制流激线谱噪声的有效性.实验表明:线谱噪声的产生与来流速度有关,线谱噪声频率随空腔深度增大而减小;主动控制系统表现出一些非线性特性,能够同时抑制基频和谐频处线谱噪声,系统存在最优参考频率和收敛因子.所得结果可为空气或水下空腔流激线谱噪声的控制提供参考.

大侧斜对转桨水动力及线谱噪声特性分析

对转螺旋桨的噪声是水下航行器的强噪声源之一,低噪声螺旋桨设计可以通过适当增加螺旋桨叶片数和采用叶片侧斜等方式实现,而对其流体动力及线谱噪声特性进行分析是判定设计优劣的一项重要依据。对于水动力特性计算,基于不可压缩流体雷诺时均方程和RSM湍流模型,多旋转区域耦合问题采用滑移网格进行处理,仿真计算得到普通对转桨和大侧斜对转桨的推力、扭矩、航速及效率等相关参数信息。对于线谱噪声特性,采用时域耦合方法进行求解,声场计算模型基于广义K-WH方程,计算得到了两型螺旋桨的线谱噪声特性。通过对比分析,大侧斜对转桨的水动力特性及线谱噪声特性优于普通对转桨,达到低噪声螺旋桨设计的目的。

多个线谱噪声的局部区域有源消声

噪声主动控制技术是近年研究的一个热点问题,它克服了被动降噪技术设备庞大、笨重、造价高等缺点,尤其对低频噪声具有良好的控制效果,展现出巨大的商业价值。本文在对有源消声进行理论分析的基础上,提出在局部空间实现多个线谱主动控制的方法,并研究消声区域的分布特点。同时,基于该方法进行船舶辐射噪声线谱主动控制的仿真,结果表明线谱控制效果良好,从而验证该方法的有效性和可行性。

利用近场法向声能流调控远场低频线谱噪声的自适应控制方法

针对水下结构远场低频辐射噪声的控制问题,提出了基于水下结构近场法向声能流的噪声自适应控制方法。该方法以结构近场的法向声能流作为控制物理量,利用有源控制系统自适应调节次级声源,抑制结构法向方向上的能量传播,实现远场低频辐射噪声控制。以圆柱壳为模型的试验结果表明,在1000~3000 Hz的频段内,相比于传统的以近场声压作为控制物理量的有源控制方法,能流法能够在保证总辐射声功率不升高的前提下,实现远场周向52.8%~76.3%区域内的噪声控制,且频率越低,降噪范围越广。

船用机械系统线谱展频技术研究

机械系统线谱噪声是重要的水声探测和识别特征,减振降噪技术主要针对其量级进行控制。针对线谱能量在频域集中的特征,提出一种展频运行策略,可在功能不变的同时将其能量在频域进行展宽,削弱其可供识别的频域特征。船用离心泵台架试验表明,提出的展频运行策略工程可行,随着频率分辨率的细化降低线谱峰值的效果可达7~15 dB。

水下高速航行体对转螺旋桨线谱噪声预报研究

对转螺旋桨的线谱噪声构成了水下高速航行体整个辐射噪声的重要部分．对转螺旋桨的线谱噪声是由前后桨与航行体尾流场相互作用及前后装相互干扰所引起的．线谱噪声预报方法是利用升力面理论和声学方法相结合实现的．详述了线谱噪声的理论计算方法、线谱噪声的特征和数值预报，同时也预报了尾流场的变化、前后桨间距变化对噪声级的影响等．预报值与实验结果吻合很好．整个方法对航行体的性能预报、噪声源识别和桨的低噪声设计均具有重要价值．

船舶无空泡螺旋桨非定常推力脉动及其诱导线谱噪声分析

对船舶无空泡螺旋桨非定常推力脉动及其诱导的线谱噪声进行了研究,主要目的在于螺旋桨非定常推力脉动理论预报方法的验证。基于速度势面元法计算得到非均匀流场中无空泡螺旋桨的推力脉动,在大型循环水槽中利用非定常动力仪测试得到全附体船后螺旋桨的脉动推力,以脉动推力作为声源项预报得远场线谱噪声。一阶叶频非定常推力系数理论计算值与试验值最大相差29.3%,由此引起的线谱噪声差别为3.0 dB。上述结果表明,面元法预报船后螺旋桨非定常推力脉动已达到较高精度,为船舶螺旋桨低频线谱噪声的预报提供了物理基础和重要参数。

充液管路线谱噪声主动控制试验

针对充液管路系统低频线谱噪声控制问题,设计1套充液管路噪声主动控制系统并进行试验验证。在循环水管路试验平台上开展不同工况下的多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。试验结果表明,该系统可实现低频线谱噪声的有效控制,在管内可以取得10 dB以上的降噪效果,系统具有良好的鲁棒性。试验结果可以为舰船管路系统噪声主动控制提供切实有效的依据。

水下运动目标噪声线谱的联合估计方法

水下目标辐射噪声特征谱线的联合估计,基于水下运动目标线谱数学模型,通过分析水下目标辐射噪声特征等信息实现。基于经典谱与现代谱估计的联合估计法提取水下目标辐射噪声线谱特征,首先分别估计采集数据的功率谱,得到估算功率谱图;分析功率谱图,确定线谱存在的大致区域,再估计精确线谱。

基于CZT的水中目标辐射噪声的线谱估计方法

基于水下运动目标辐射噪声线谱数学模型,通过分析水下目标辐射噪声特征等信息实现。基于经典谱与现代谱估计的联合估计法提取水下目标辐射噪声线谱特征,首先估计采集数据的功率谱,得到估算功率谱图;分析功率谱图,确定线谱存在的大致区域,再利用线性调频z变换进行频谱细化,精确估计线谱位置。

舰船辐射噪声线谱检测与分析

结合经典功率谱和DEMON谱分析各自的特点,对舰船辐射噪声线谱进行综合分析。基于周期图谱法进行舰船辐射噪声功率谱估计,通过线谱与连续谱分离、取除虚警及归并线谱,有效地对辐射噪声功率谱中的特征线谱进行了提取,并结合DEMON谱分析了舰船辐射噪声的调制效应和调制周期,获得诸如舰船螺旋桨转速、螺旋桨叶片数等不变的舰船物理特性,从而得到舰船辐射噪声线谱比较全面的特性,为舰船的识别和线谱辐射噪声的控制具有重要提供参考价值。

螺旋桨空化噪声谱模型及结构特征

为研究螺旋桨低频空化噪声线谱的结构特征,考虑了桨叶的非均匀性和空化过程的非严格周期性,改进了螺旋桨空化过程模型,用统计方法求解了空化噪声的平均功率谱.分析了典型的空化谱特征及其在舰船航行状态不稳定和存在近场干涉时的变化情况.结果表明:典型的螺旋桨低频空化噪声线谱存在能反映叶片数的成组结构;舰船航行状态不稳定时,空化过程的周期性较弱,谐波较少;声源与接收器距离较近以及双车螺旋桨是常见的近场干涉情况,此时,线谱谐波结构发生变化.航行状态不稳定及近场干涉情况下线谱谐波结构都难以反映正确的叶片数特征.

基于卡尔曼滤波器的阵列噪声抑制方法

提出了一种低信噪比下的单频信号增强方法。首先针对单个阵元接收数据,定义了状态变量和状态转移量,构建了接收信号相邻两个时刻的关系式;利用该关系式,引入接收信号的畸变,建立了卡尔曼滤波器的状态方程;利用状态方程,考虑接收噪声,建立了卡尔曼滤波器的观测方程;基于状态方程和观测方程,利用卡尔曼滤波器在时域完成对阵元接收信号的线谱增强。然后针对阵列接收数据,利用卡尔曼滤波器与波束形成器的联合处理在时域和空域完成对阵列接收信号的线谱增强。最后,仿真和试验结果验证了论文方法,在低信噪比下抑制了接收噪声,提高线谱成分的信噪比,改善波形估计和方位估计性能,有一定的工程应用价值。

舰船舱室内布置设计对其噪声的影响建模分析

现有技术手段不能有效确定舰船舱室内布置对噪声的吸收情况。为解决上述问题,提出舰船舱室内布置设计对其噪声的影响建模分析方法。通过舱室基础环境设计、舱室内布置与归纳2个步骤,完成舰船舱室内布置设计架构研究。在此基础上,通过噪声线谱构造、舱室布置与噪声连续谱构造、小波建模因子确定3个步骤,完成舰船舱室内布置设计对其噪声的影响建模分析。设计对比实验结果表明,应用舰船舱室内布置设计对其噪声影响分析模型后,横、纵向噪声吸收情况均得到显著改善。