王 力, 谌 勇, 郭云松, 华宏星(1.上海交通大学 机械与动力工程学院 振动冲击噪声研究所，上海 200240；2.中国船舶重工集团公司第七〇四研究所，上海 200031)

随着我国潜艇制造技术的日益发展，潜艇螺旋桨的振动与声辐射成为阻碍其发展的重要因素之一。湍流会对螺旋桨产生脉动推力，脉动推力通过轴系会传递到潜艇，造成许多不良的影响，如：振动、疲劳、噪声等[1-2]。脉动推力一般包括窄频周期力分量和宽频力分量[3-4]。窄频周期力主要分布在螺旋桨的叶频及其倍频处[5]，这是由于在不均匀的来流作用下产生在螺旋桨面上的脉动压力造成的。宽频力一般分布在一倍叶频处[6]，主要是由于湍流和螺旋桨相互作用产生的涡旋引起的。螺旋桨进流中的湍流是由两部分叠加而成，一方面是来流作用在船体边界层形成的湍流，另一方面是由于来流本身包含的湍流部分。因此，湍流可能会包括一系列不同的积分尺度，从而产生宽频的力谱。

关于螺旋桨的研究，目前国内通常的研究方法是利用仿真软件进行流固耦合分析，主要关注其水动力特性。国外学者除了对水动力特性进行研究外，还类比空气动力学中的理论，通过相关分析法描述作用在螺旋桨上的非定常力谱，然后简单叠加得到其振动响应，但是直接叠加基于刚性桨假设，缺少对弹性因素的考虑[7]。从近几年的实船测试及诸多理论分析表明，实尺度的螺旋桨叶片弹性大，固有频率可低至数十赫兹，会落在宽频激励能量比较集中的区域，由此引起的轴承力放大作用不可忽视，因此弹性是影响振动响应的重要因素。……