摘要：针对侧斜螺旋桨船舶建立了一种螺旋桨空化噪声调制谱理论模型。将螺旋桨旋转过程中崩溃的空泡体积的周期性变化近似为空化噪声能量的变化,根据船尾伴流速度与空泡噪声体积成比例以及螺旋桨转速与空泡数量成比例的关系,推导出了空化噪声调制谱数学表达式。理论分析和仿真验证了桨叶之间的差异性是调制谱轴频线谱存在的主要原因,而影响调制谱叶频强度的主要因素为螺旋桨侧斜角度以及转速。研究结论为辐射噪声调制谱特征分析与提取提供了理论依据,同时对螺旋桨结构设计和船舶降噪也具有一定的参考价值。

摘要：为实现对螺旋桨空化起始的有效检测,设计了一种基于最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclic stationary blind deconvolution,CYCBD)和空化脉冲检测器(cavitation pulse activity detector,CPAD)的螺旋桨空化特征提取方法。首先,利用CYCBD方法对螺旋桨噪声信号进行预处理,提取信号中的周期性脉冲成分;然后,构建基于局部能量密度检测和Hilbert边际谱质心(Hilbert marginal spectral centroid,HMSC)判别串联结构的检测器,提取信号中的高频脉冲;最后,根据一定旋转周期内的高频脉冲数目,对空化状态进行区分。试验结果表明:所提出的方法可有效提取螺旋桨空化噪声特征,为螺旋桨空化状态检测提供依据。

摘要：空泡稳定性是螺旋桨设计者须经常考虑的问题。论文采用Schnerr-Sauer空化模型和大涡模拟的方法对Twist-11N扭曲水翼片空泡的动态行为进行数值模拟。在不同空化数和几何攻角的工况下,对比分析脱落频率、空泡体积和压力分布的变化,并用单极子声辐射公式估算噪声特性。计算结果表明,片空泡的发展过程中存在着一个表征其显著脱落行为的失稳空化数,在失稳前后辐射噪声有明显区别,这项研究将为优化空泡动态特征和控制空泡噪声提供技术依据。

摘要：为了避免水力机械产生空蚀破坏,目前对空化噪声的研究主要集中在空泡的初生问题,而为了有效利用空泡溃灭能量,研究空化时空泡溃灭强度的报道却较为少见。该文在不同背压下,利用水听器对不同壅塞管直径的壅塞空化器测试空化噪声信号,采用声压级差法和噪声能量比值法分析测试结果,探索壅塞管直径和背压对壅塞空化器空化特性的影响。结果表明:空化噪声信号的声压级差法和噪声能量比值法分析的结果基本一致,壅塞空化器在背压孔当量直径d=3.5―6.0 mm的背压范围内,都会产生明显的空化;不同壅塞管直径的壅塞空化器产生强烈空化都有相应的最佳背压范围,且随着壅塞管直径的增大,最佳背压范围会逐渐缩小;在最佳背压范围内,壅塞管直径和背压的变化对壅塞空化器产生的空化强度影响较小。研究成果完善了壅塞空化器设计的理论基础。

摘要：水力空化被广泛应用于杀菌消毒、乳液制备等工业领域,而高效的水力空化反应器是实现水力空化应用的基础。以一种自激离心式水力空化反应器为研究对象,基于Rrealizableκ-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对设计工况下反应器三维瞬态非定常流动的空化流场和声场特性进行数值模拟,分析不同液面高度下空化发展状态,研究反应器不同位置空化噪声脉动和发展情况。结果表明:不同液面高度的转子空化特性具有明显差别。随着液面高度的上升,空化区域持续增加,但是液面上升后期空泡发展空间过大,整体空化强度无法匹配发展空间,强空化区面积呈现先上升后下降的趋势,在液面高度为3~4 mm之间时达到最大值,弱空化区面积持续增长。空化是影响反应器叶频及其多阶谐频噪声的重要因素。顺着流动方向,反应器内部声压的叶频幅值随着空化的发展而增加,呈现升高-稳定-降低的周期性变化。

摘要：空化噪声研究有两方面的重要意义:在舰船行业,降低空化噪声以提高海军装备的性能和战斗力;在水利工程和其它行业,寻求不同空化源的噪声特性和空化空蚀之间的关系,进行空化的噪声预报。本文提出了空化噪声预报的方法,系统地研究了作者根据水利工程中空化空蚀实例而设计的垂直汇流中超空穴的空化噪声特性和空化长度脉动规律,给出了垂直汇流中超空穴空化空蚀的噪声预报方法和噪声预报的定量关系式。

摘要：空化是水下高速航行器在进行总体设计时需要考虑的重要因素。对空化产生的噪声特性进行研究有助于水下航行器航行性能和目标检测能力的提高。文章首先介绍了空化噪声的形成机理和数学模型,然后基于实测数据对空化噪声相应的统计特性进行了分析,计算了典型的单个声脉冲形式的空化噪声的概率分布、偏度和峰度,对比分析了无空化发生与空化发展比较充分条件下实测空化噪声的偏度和峰度特性。结果表明,在空化充分发展时水下航行器空化噪声具有明显的非高斯特性,其偏度和峰度值明显大于理想高斯噪声或者实际的海洋环境噪声。有利于提高空化条件下水下航行器对目标辐射噪声检测的准确性以及检测系统的环境适应能力。

摘要：介绍水轮机空化噪声测试系统的采集卡设计。根据空化噪声的特点,板卡具有宽频带、多通道、增益可调、DMA传输、可连续采样等特点。为了实现设计的要求,对采集卡的原理设计、FPGA的开发以及连续采样的实现进行了研究;板卡利用AD602芯片实现了程控放大;采用了PCI9054接口芯片,与PC机的PCI总线进行通讯;根据采集卡的功能要求,FP-GA选择EP2C20F256C7;为保证连续采样的实现,FPGA实现了数字信号抽取算法以及双SRAM的交替存取结构。

摘要：深井、超深井钻井面临地层强度高、机械钻速慢等挑战,利用射流空化作用辅助破碎岩石为深井提速提供了新方向。为此,提出了利用微颗粒降低空化临界负压,提高空化强度的技术思路。采用高速摄影和水听器,证实了微颗粒对射流空化的强化作用,并通过冲蚀破岩试验探索了微颗粒直径、质量分数及喷距对空化射流破岩能力的影响规律。研究结果表明:微颗粒的存在可提供额外的空化核,同时降低了空化初生难度,可提高井底射流的空化强度;随着微颗粒质量分数的增加,空泡云趋于稳定,空化的周期性特征逐渐消失,微颗粒的磨蚀作用和空泡的冲蚀作用将在岩石表面共同形成辅助破岩效果;随着喷距增大,空化破坏作用先增加后减小,无因次喷距为100时空化射流冲蚀效果最佳;优化设计钻头水眼到井底岩石的距离,是保障空化射流辅助破岩效果的关键。研究结果可为提高深部难钻地层射流辅助破岩效率提供参考。

摘要：现有的水轮机空化在线监测系统大多信号频带窄、仅有单通道且无板上信号处理,造成系统的检测精度比较低且不利于空化空间定位和在线检测。文中提出一种空化在线监测系统,系统的分析频段从1Hz到500kHz,扩大了研究频段,便于提高空化检测的精度;系统具有8个通道,提高了检测的空间分辨力,系统板载 TI公司数字信号处理器的特点提高了空化信号处理能力并压缩了数据量。在水轮机空化模型试验中采用了该系统。研究发现,随着空化系数减小,加速度信号和声信号的均方根总体均逐渐增大。所以,加速度信号和声信号都可以用来检测空化,其中声信号检测更加可靠。同时,发现在空化初生附近,声信号中高频成分能量百分比达到一个很显著的极值,这对于空化初生检测是很有益的。