泵喷辐射噪声性能测量结果分析及控制机理

鉴于应用领域的敏感性，泵喷噪声测量数据一直极为稀少，更准确地说是性能优良的泵喷样本的噪声测量数据极为稀缺。参照模型桨辐射噪声的测量数据处理方法，无轴泵喷模型样机辐射噪声测量参数包括频谱曲线、声压谱级、1/3oct谱级和总声压级。其中，声压谱级指单位赫兹带宽内的声压级，即频率分辨率为1 Hz，

式中，参考声压p0=1×10-6Pa。1/3oct谱级指每1/3oct内的声压谱级，中心频率f0按ISO推荐频率（1.0×10mHz、1.25×10mHz、1.6×10mHz、2.0×10mHz、2.5×10mHz、3.15×10mHz、4.0×10mHz、5.0×10mHz、6.3×10mHz、8.0×10mHz）。由声压谱级可以得到1/3oct谱级，即

式中，。总声压级指频率范围1～80 k Hz内由声压谱级或者1/3oct谱级计算得到的总声压级，即

式中，fi为指定频率范围内所包含的1/3oct中心频率；fl、fh分别为频率范围上、下限频率。

无轴泵喷模型样机噪声测量工况包括低转速9 r/s、高转速18 r/s无空化、高转速20 r/s无空化以及其梢涡空化初生状态，在满足信噪比的要求下，既可以直观和某艇备用7叶桨（俄方引进）桨模的辐射噪声测量值进行量化比较，也可以量化分析无轴泵喷从无空化到空化初生状态的噪声增益，还可以根据相似换算准则得出实尺无轴泵喷在低航速6 kn和设计航速16 kn条件下的总噪声级，由此全面反应所改进设计无轴泵喷的辐射噪声性能。其中，该桨模直径为200 mm，与泵喷转子直径相同，测量转速为1 000 r/min，与泵喷转速1 080 r/min相近。所驱动对象的排水量与无轴泵喷驱动艇体相近，设计航速相同，两者具备直接比较的条件。背景噪声测量时，对应为假尾伴流条件，与对应试验工况的水速、转速和压力相同，但无泵喷转子部件，如图6.25所示。

图6.25　假尾伴流条件下无轴泵喷　模型样机背景噪声测量(www.xing528.com)

测量得到的无轴泵喷模型样机在典型工况下的声压谱级曲线如图6.26所示。可知，在1～40 k Hz的频带范围内，测量工况的辐射噪声数据均满足信噪比要求，噪声数据有效。低转速9 r/s工况下总声级为107.32 dB，由此换算得到实尺无轴泵喷在航速6 kn、转速60 r/min条件下的辐射噪声为138.14 dB，推进载体位于准安静型潜艇之列；高转速18 r/s和20 r/s无空化工况下总声级分别为117.45 dB和119.50 dB，由此换算得到实尺无轴泵喷在设计航速16 kn、额定转速160 r/min条件下的辐射噪声为153.5 dB；高转速20 r/s梢涡空化初生工况下总声级为133.21 dB，较无空化状态噪声增加13.71 dB，与经典声学理论阐述的“推进器产生空化后辐射噪声增加10～20 dB”的声学规律一致。

图6.26　无轴泵喷模型样机辐射噪声声压谱级曲线

（a）9 r/s，无空化；（b）18 r/s，无空化；（c）20 r/s，无空化；（d）20 r/s，梢涡空化初生空化

如图6.27所示为俄方引进某七叶桨模外方测量的辐射噪声谱级和1/3oct谱级曲线与无轴泵喷模型样机的比较结果。可知，即使在转速略高条件下，在5～20 k Hz频带范围内，无轴泵喷模型样机的辐射噪声明显低于7叶桨；美中不足的是，在1～5 k Hz，无轴泵喷噪声略高于俄方引进某7叶桨。最终从总声压级来看，无轴泵喷模型样机的总噪声低于俄方引进某7叶桨5.48 dB，超额实现了“降噪2～3 dB”的噪声控制目标。

图6.27　无轴泵喷模型样机辐射噪声与俄方引进某7叶桨比较