螺旋桨脉动压力的分析推算

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1、万方数据第27卷第1期2005年2月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．27．No．1Feb．．2005文章编号：1672—7649(2005)01一0024一04螺旋桨脉动压力的分析推算周心桃，段宏，赵耀(中国船舶重工集团公司第七。一研究所，湖北武汉430064)摘要：以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数，但其值的确定却是一个比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较，并根据其总振动测试响应值，采用有限元方法对螺旋桨激振力进行了推算，获得了比较满意的结果。关键词：螺旋桨脉动压力；经

2、验公式；有限元响应计算中图分类号：U664．33；U661．3文献标识码：AAnalysisandcalculationofpropeUer—inducedhuUpressureZHOUXin-tao，DUANHong，ZHA0Yao(The701ResearchInstitute，CSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Theexcitingfbrcef}omthepropellerwhosemaincomponentispropeller—inducedpres-sureplaysaVeIyimponantr01einresponsecalculationo

3、fshipVibration．ButdeterminingitsValueisanin—tricacy．Thispapercalculatesseveralvaluesofthepropeller—inducedpressureofoneshipaccordingtodif_fbrentexperiencefbrmulaandreckonsasatisfiedoneaccordingtoitsvibratingresponseinoperatingtrialsbyFEMharmonicresponseanalysisoftheshipbeam．Keywords：propeUer—ind

4、ucedpressure；experienceformula；FEMresponsecalculate0引言船体振动，无论是总振动，还是局部振动，都会影响到结构的安全使用与船载设备功能的正常发挥。因此，在船舶结构设计中，船体的振动是设计者重点关心和考虑的问题，常常需要对船舶的总振动和某些重要部位的局部振动进行模态分析，必要时还要进行动响应预报。随着计算机技术和有限元技术的发展，对船的总振动及其任何部位的局部动响应进行预报，已成为可能。而利用有限元计算进行动响应预报除了与模型建立的正确性及精细程度有着直接的关系外，激振力的确定和阻尼的选取也是影响计算准确性的重要因素。由于激振力和阻尼确定

5、的复杂性，在目前的动响应预报计算中，通常激振力都是根据经验公式进行估算¨。1，阻尼也是根据经验选取，选取不同的经验公式就会有不同的计算结果，因此，对振动响应进行预收稿日期：2003—08—20报的准确性很大程度上取决于计算者的经验。获得激振力和船体阻尼的准确有效的一个途径是实船的振动测试，而实船测试由于经费等诸多因素的制约以及通常不具备通用性，并不是确定激振力和阻尼的一般方法。本文根据目前常用的螺旋桨脉动压力计算公式，对某船(以下简称“本船”)螺旋桨脉动压力进行了计算比较，并依据该船的总振动测试报告及分析得出的阻尼对此进行分析校正。1螺旋桨脉动压力分析以本船为例，螺旋桨产生的激振力是引

6、起船体梁振动的主要因素。螺旋桨激振力主要由轴承力和桨叶产生的表面脉动压力组成‘61，而以脉动压力为主，其主要频率成分为叶频。脉动压力的产生是由于桨叶旋转时，每一叶片皆在邻近水域产生不断变化的压力场，并通过水作用到船体外板上，主要作用在螺旋桨前后约1倍桨径区域内，是引起尾部振动的主要原万方数据第1期周心桃，等：螺旋桨脉动压力的分析推算·25·因。由于尾部线型抬升较高，船体水平方向的刚度要比垂向刚度大很多，同时螺旋桨引起的水平方向的激振力，一般总是小于垂直方向的力，因此，船体尾部的垂向振动更值得关注。故本文只讨论垂向振动。估算螺旋桨激振力的方法很多，这里主要分析比较以下4种：(1)根据文献

7、[6]的计算方法，螺旋桨无空泡时，垂向表面力的单幅值为F；“77K鸣·篇·导(kN)。(1)式中：s卯为螺旋桨轴功率，kw；n为轴转速，r／min；D为螺旋桨直径，m；K为与叶数及梢隙比c／D有关的系数；K。。为与梢隙比c／D、叶数及滑脱比s有关的无因次系数；B为与螺旋桨上方船底形状有关的系数。对本船，经计算在螺旋桨最高转速时(以下同)F。=8kN。当螺旋桨产生空泡时，根据空泡不同严重程度及不定常性，施于船底板上的脉动压力较原来有成10倍的增长