空化螺旋桨噪声特性的研究

摘要

利用Star-CCM+软件,以PPTC螺旋桨为研究对象,选用Schnerr&Sauer空泡模型,对螺旋桨的空泡性能进行计算,得到不同空泡数下的螺旋桨推力、扭矩系数和空泡分布形态,并与试验结果对比证实了数值方法的准确性;在流场计算的基础上,将计算得到的压力脉动偶极子数据作为螺旋桨噪声辐射的声源,采用声学间接边界元法在Virtual Lab Acoustics软件中计算了螺旋桨的空泡噪声。对特征点噪声频谱特性的分析表明,空泡的产生在一定范围内会增大螺旋桨噪声,即加剧了在桨叶表面上的脉动压力成分,但当空泡将桨叶表面整体覆盖后,噪声反而会有所降低,受到不同程度空泡形态的影响,频谱曲线的分布趋势不同;对螺旋桨声压云图的分析表明,随着与螺旋桨中心距离的增加,声压逐渐减小。桨叶表面脉动压力的叶频、倍叶频、轴频、倍轴频的分量作用明显,其噪声声压级要明显高于周围频率。螺旋桨流噪声的传播具有显著的指向性,在不同的频率下,声压云图的分布特性表现出了明显的差异,螺旋桨的噪声声场低频区的辐射特性呈倾斜的“8”型,中高频区整体呈放射状分布。通过以上的数值计算结果,能够为螺旋桨噪声的预报提供准确可靠的参考。