Page 35 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 李聪等： 不同叶顶间隙对泵喷推进器流噪声特性的影响 569

由上可知，δ = 0.5 mm 时，在所有监测点位置 80 2BPF
60 1BPF 3BPF
压力脉动的 1 阶BPF 幅值均最高，其压力脉动总源 40
级也最大；p1 位置处 δ = 1 mm 的压力脉动总源级 SPL/dB 20
高于 δ = 1.5 mm，但 p2、p3、p4 位置处 δ = 1.5 mm 0
Ձᮇᫎᬩ 0.5 mm
的压力脉动总源级高于δ = 1 mm。 -20 1.0 mm 1.5 mm
-40
10 2 10 3
2.4 流噪声 ᮠဋ/Hz
2.4.1 远场噪声频谱 (a) 0° ٪ܦଌஆག
80
如图 12 所示，在 yOz 平面上，以泵喷推进器转 1BPF 2BPF 3BPF
60 4BPF
子几何中心为圆心、100 m为半径的圆周上，从航行 40 5BPF
器前进方向 (z 轴正方向) 开始沿逆时针均匀设置了 SPL/dB 20
24 个噪声接收点，从而获取远场时域声压数据。0 ◦ 0 Ձᮇᫎᬩ 0.5 mm
方向声接收点位于航行器前进方向，180 方向声接 -20 1.0 mm 1.5 mm
◦
10 2 10 3
收点位于航行器尾流方向。 ᮠဋ/Hz
(b) 90° ٪ܦଌஆག
80
1BPF 2BPF
100 m 3BPF
60
SPL/dB 20
ᣁߕї͵˗ॷ 40
0 Ձᮇᫎᬩ 0.5 mm
1.0 mm 1.5 mm
y -20
10 2 10 3
z
ᮠဋ/Hz
(c) 180° ٪ܦଌஆག
图 13 流噪声频谱
图 12 远场声接收点位置
Fig. 13 Flow noise spectrum
Fig. 12 Far field receiver locations
图 13(a)∼(c) 分别为 0 、90 和 180 方向噪声 2.4.2 流噪声指向性
◦
◦
◦
接收点的噪声频谱，可以看出，δ = 0.5 mm、1 mm、
通过噪声接收点处的声压级频谱计算各点
1.5 mm 三种泵喷的噪声频谱主要由离散单音噪声
处总声级 (Overall sound pressure level, OASPL)。
和宽带噪声组成，辐射噪声能量均集中分布在前三
图 14 为不同 δ 泵喷推进器的流噪声 OASPL 指向性
阶 BPF，低频宽带噪声级接近。不同 δ 对应的 1 阶
分布曲线，整体来看，不同 δ 流噪声 OASPL 关于航
BPF 和 2 阶 BPF 处单音噪声最多相差可达 15 dB，
行器前进方向均呈现出了良好的对称性；流噪声呈
在 3 阶 BPF 处最多相差不足 5 dB，由此可见，改
现出近似偶极子特征。δ = 0.5 mm 时流噪声最大，
变叶顶间隙对前 2 阶 BPF 处单音声压级影响最大。
δ = 1 mm 时最小：由 2.3.2 节可知，δ = 0.5 mm 在
此外，δ = 0.5 mm 时 90 方向上的辐射噪声在 4 阶
◦
BPF 和 5 阶 BPF 处仍然具有峰值，而 δ = 1 mm、 所有监测点的压力脉动源级最大，对应其远场流噪
1.5 mm 时在 4 阶 BPF 和 5 阶 BPF 处已经不具有线 声最高；尽管 δ = 1 mm 时叶顶间隙附近监测点 p1
谱特征。值得注意的是，不同 δ 对应的水动力噪声 处的压力脉动源级大于 δ = 1.5 mm，但其在导叶
在 BPF 处的声压级分布不同：δ = 0.5 mm 时，水 附近监测点 p2、导管中后部监测点 p3 及喷口位置
动力噪声在 1 阶 BPF 处声压级最高；δ = 1 mm 时， 监测点 p4 处的压力脉动源级均小于 δ = 1.5 mm，
水动力噪声在 2 阶BPF处声压级最高；δ = 1.5 mm 而导管内叶顶间隙的空间尺寸远小于导叶区域及
时，0 和180 方向对应的水动力噪声在1阶BPF处 其下游的区域尺寸，导致叶顶间隙区域对流噪声
◦
◦
声压级最高，而 90 方向对应的水动力噪声在 2 阶 的贡献较小，故而 δ = 1.5 mm 对应的流噪声大于
◦
BPF处声压级最高。 δ = 1.0 mm。