螺旋桨尾流中螺旋梢涡声场的解析计算

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梢涡简化为具有螺旋对称性的匀动螺旋涡丝，将毂涡简化为螺旋直涡管（Ｈａｔ．ｔｙｐｅ涡），给出了螺旋桨尾流梢涡辐射声场，即速度场和压力场的解析解，
以及速度场数值仿真结果。压力场的数值仿真将在
下篇显现。
关键词：螺旋桨；螺旋梢涡；速度场；压力场中图分类号：Ｕ６６４．３３；Ｏ２４２文献标识码：Ａ
Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｏｆｔｉｐｖｏｒｔｅｘｉｎｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｗａｋｅｆｌｏｗ
第３２卷第２期
２０１３年６月
武
Байду номын сангаас
汉
工
业
学
院
学
报
Ｖ０１．３２Ｎｏ．２
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｊｕｎ．２０ｌ３
文章编号：１００９－４８８１（２０１３）０２－００４１－０４
ｂｙｈｕｂｖｏｔｒｅｘａｎｄｉｆｖｅ—ｔｉｐｖｏ￣ｅｘ，ａｎｄｔｈｅｎｕｍｅｉｒｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｓ．ｒＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｉｆｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｆｅｌｄａｒｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｉｍｅ’ Ｓｂａｓｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ａｎｄｔｈｅ
在高速旋转的螺旋桨尾流场中，常出现螺旋形状的梢涡。梢涡的出现常常引起尾流场的压力脉动
和桨叶的剧烈振动，同时也影响螺旋桨的推进效率。因此，为了提高潜艇的隐身性，改进螺旋桨推进效率，延长桨叶的使用寿命，尾流中的这种螺旋梢涡声场研究就显得十分重要。
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４８８１．２０１３．０２．０１１
螺旋桨尾流中螺旋梢涡声场的解析计算
曹金林，余春华
（武汉工业学院机械工程学院，湖北武汉４３００２３）
摘
要：通过将螺旋桨尾流中的螺旋梢涡近视地看成具有螺旋对称性的圆柱螺旋涡丝，本文
推导出了毂涡和五根螺旋梢涡辐射声场的解析解，以及在给定参数下的数值仿真结果。计算
表明速度场和压力场都是时间的基频和倍基频函数，压力脉动的特性得到体现。
ＣＡＯ，ｌｉｎ — ｌｉｎ，ＹＵＣｈｕｎ — ｈｕａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００２３，Ｃｈｉｎａ）
ｉｆｌａｍｅｎｔｗｉｔｈｈｅｌｉｃａｌｓｙｍｍｅｔｒｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎａｌｙｔｉｃｌａｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｕｎｄｉｅｆｌｄｉｓｄｅｉｖｒａｔｅｄｗｈｉｃｈｉｓｉｎｄｕｃｅｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｉｐｖｏｔｒｅｘｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｗａｋｅｆｌｏｗｉｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｖｅｌｙｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｃｙｌｉｎｄｉｒｃａｌｈｅｌｉｃｌａｖｏｒｔｅｘ
现有文献表明，螺旋梢涡研究已有相当长的时
间，其主要方法有：基于雷诺平均Ｎ．Ｓ方程的有限体
１相对螺旋坐标系下流体的控制方程
ｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｉｓｒｅｌｅｆｃｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ；ｔｉｐｖｏｔｒｅｘ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｉｆｅｌｄ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｆｅｌｄ