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消除螺旋桨鸣音的有效方法
来源: | 作者:zjzhongxingcy | 发布时间: 1834天前 | 2510 次浏览 | 分享到:

  修削桨叶的随边

  改变发放频率,只要改变桨叶尾缘的厚度即可。如果尾缘相当薄,后驻点固定,发放的交替涡就几乎不存在。

  另外,剖面尾缘的形状对于发放涡的强度和频率也有很大影响,因为它决定了尾缘后形成的涡街横向和纵向间距之比。如果用带有不同锐角锲形尾缘的平板在流场中作观察,可发现约尖锐的锲形尾缘,产生的尾涡也越狭窄,涡的发放频率也越高,涡强也越弱。

  对于螺旋桨桨叶尾缘,因必须保证一定强度,不能把尾缘修削得相当薄或非常尖锐。因此要消除螺旋桨的鸣音,可采取控制随边的锐度和尾缘的厚度来实现。根据我们的试验研究,修削后的尾缘,其发放频率一定要远离桨叶的鸣音频率,一般应使0.7桨叶半径处的剖面尾涡发放频率为鸣音频率的2.5倍以上,才能在整个航速范围内完全消除鸣音。因此,我们认为对螺旋桨桨叶随边的修削范围应从0.95至0.40桨叶半径处剖面的尾缘为止。每个剖面尾缘都修削成锲形,桨叶外半径的锲形角定为17°(直径小于2m的桨)或21°(直径大于2m的桨)逐渐过渡到内半径的24°或27°。

  尾缘的厚度定为0.7桨叶半径处剖面弦长的0.05%(小桨)至0.07%(大桨),其它各剖面尾缘厚度都以此为标准。采用这样的方法修削随边,能有效地消除螺旋桨的鸣音。

  根据修削后的尾缘厚度,对桨叶各剖面的尾涡发放频率重新作了估算。由估算结果可知,各剖面尾涡发放频率比螺旋桨的鸣音频率均高出3倍以上,远离鸣音区。

  增加桨叶的阻尼

  为了改变桨叶的响应频率以减小其振动,亦可采用增加桨叶阻尼的方法以抑制鸣音的发生。应用高阻尼合金材料制造螺旋桨是消除螺旋桨鸣音的一个有效措施。利用这种材料制造的桨模,在水筒中与模拟螺旋桨鸣音的铜合金模型作了比较试验,发现在所采用的转速范围内,前者均不产生鸣音。由于高阻尼合金的铸造和加工工艺较为复杂,目前只应用于军船。
螺旋桨

  为消除民船螺旋桨的鸣音,我们采用一种简便的方法,即在桨叶表面涂覆经稀释的高粘度氯丁橡胶以增加桨叶阻尼,抑制振动。涂覆厚度(单面)约为0.7桨叶半径处剖面厚度的4~6%,太厚将影响桨的水动力性能。我们对涂胶前后的桨叶作了激振比较试验,即使尾涡发放频率与前述某响应频率耦合,也无足够能量使桨叶加剧振动,因而也就不可能产生鸣音。

  其它方法

  一种方法是在桨叶叶背随边附近,剖面弦长的1/15处,沿径向等间隔(间隔约我0.05桨叶半径)地固定一些小的金属凸出体。为了不影响桨的水动力性能,这种凸出体一般做成半圆形,其直径约为弦长的4%。或者在桨叶叶背随边附近沿径向挖成2~3条凹槽,槽宽约为弦长的3%,槽深约为当地剖面厚度的1/4。

  上述方法可使叶背边界层提前分离,破坏尾涡有规律地交替发放,以消除鸣音。模型试验表明,此法能消除鸣音。

  螺旋桨另一种方法是把桨叶随边做成锯齿形,齿形的高度是弦长的7%,齿形底边等于齿高。这种锯齿相当于一个紊流发生器,使层流边界层在达到随边之前,跳过层流的不稳定区直接变成紊流以降低噪声,并有可能使尾涡对称发放,从而消除鸣音。