Page 216 - 《应用声学》2025年第2期

476 2025 年 3 月

3.2.2 声学设备安装附体优化设计 侧的小挂臂向外侧偏转约 5 ，以求大小挂臂之间流
◦
为充分保证大水深下良好的测量效果和测量 向尾部的水流更加平滑均匀，减少水流向两侧的扩
精度，结合船舶作业需求和靠泊码头水深情况，将 散，从而减少对尾部流场的影响。运用计算流体动
GONDOLA 附体式作为该船水下声学设备的安装 力学(Computational fluid dynamics, CFD)数值分
方式，如图 5 所示。GONDOLA 附体布置于船舶底 析方法对 GONDOLA 附体优化前后周边流场进行
部，在船舯前约1/3船长位置处。 了对比，如图 6 所示，同时对不带 GONDOLA 附体
运用数值分析软件考察了工作航速下水下声 的船体、带 GONDOLA 附体 (初步方案) 的船体以
学设备附近流线走向，分析结果表明，GONDOLA 及带 GONDOLA 附体 (优化方案) 的船体尾部螺旋
附体的导流效果和防气泡性能较好。根据设计任务
桨区域伴流场进行了对比分析，如图 7 所示，可见
要求，为降低螺旋桨空泡噪声，规定在航速 15 kn 时
GONDOLA 附体优化后尾部螺旋桨区域伴流场更
螺旋桨应不产生空泡。但桨模试验表明，螺旋桨在
为均匀，附体尾部紊流区消失，且该附体优化后船体
航速约 9 kn 时就会产生梢涡空泡，易导致船舶在工
尾部流场与不带附体的船舶尾部伴流场极为相似。
作航速下产生较大的水下噪声。故对 GONDOLA
可见 GONDOLA 附体优化后给尾部螺旋桨区域伴
附体外形进行优化，其目的主要是解决GONDOLA
流场的改善带来了显著的效果。
附体尾部流场紊乱的问题，进而改善尾部螺旋桨
区域流场的均匀性，提升螺旋桨空泡初始破灭对 经第二次桨模试验表明，螺旋桨在航速约15 kn
应的航速，削弱空泡破灭总体幅度，从而降低水下 时才会产生梢涡空泡，故 GONDOLA 附体优化后
辐射噪声。为此将 GONDOLA 附体中间较长的挂 不仅能使船舶具有良好的防气泡性能，降低船舶阻
臂尾端往后延伸，以引导中间挂臂尾端水流顺畅地 力，还可大幅改善尾部螺旋桨区域伴流场，提高螺旋
流向船舶尾部，尽量避免产生附体尾部中间的低压 桨空化临界速度，有效降低因螺旋桨空泡性能不佳
区，从而减少该区域引起的逆流和漩涡；同时将两 引起的水下辐射噪声。

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图 5 GONDOLA 附体布置及外形示意图
Fig. 5 Layout and outline diagram of GONDOLA appendage