请教螺旋桨振动问题，什么是螺旋桨激振力？

bluehy

在螺旋桨的振动特性的学习中，有几个概念有点糊涂了，请各位指教.
“在非均匀流场中，每个桨叶上所受的力都有周期性变化，且合力作用点不在轴线上，推力的周期性变化引起轴向振动，旋转阻力的周期性变化引起横向振动”

“螺旋桨在不均匀伴流场中运转，必将产生激振力，这种激振力通常分为两类：1.由于不定常螺旋桨叶载荷通过轴系传递到船体的激振力，即所谓的轴承力，2.由于螺旋桨诱导压力场经过水传递至船体表面的激振力，即所谓的表面力”

   请问第一类螺旋桨的激振力就是桨叶上所受的周期性变化的力引起的吗？那么螺旋桨本身的振动与螺旋桨的激振力之间的关系是什么呢？

   在考虑有关的计算分析，还有几个模糊的地方：

1. 我们考虑在水动力载荷的作用下，桨叶发生变形，反过来变形又影响作用在桨叶上水动力，此时我们往往将流场设置为瞬态分析，将结构设为动力学分析，使用流固耦合的方法来分析该问题，获取达到收敛时的解

2. 均匀流场下，螺旋桨在水中受到轴向上的激励发生振动，周围流场发生变化，反过来，流场变化又使结构所受到的流体激励也发生变化；在一个非均匀伴流场中, 螺旋桨的运动造成了不稳定的水动力负荷, 并导致振动。根据这些振动的大小, 周围水流将产生反作用。

    请问对于2中的两个振动问题的分析，是否也需要用到流固耦合的方法来进行分析，它们与1中的流固耦合分析有什么不同呢？

欧阳中华

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    螺旋桨激励是非常复杂的问题，目前的研究还远远没有能够解决：

  “请问第一类螺旋桨的激振力就是桨叶上所受的周期性变化的力引起的吗？那么螺旋桨本身的振动与螺旋桨的激振力之间的关系是什么呢？”
   答：螺旋桨轴上存在的交变轴向激励是螺旋桨脉动水动力和螺旋桨动平衡产生的，这个关系非常复杂，目前还没有资料说明它们之间的关系，或不存在简单的显式关系；

   “我们考虑在水动力载荷的作用下，桨叶发生变形，反过来变形又影响作用在桨叶上水动力，此时我们往往将流场设置为瞬态分析，将结构设为动力学分析，使用流固耦合的方法来分析该问题，获取达到收敛时的解”
   答：理论上桨叶在流体载荷作用下一定是存在变形的，但简单的处理都是认为桨叶是刚性的，这样的问题就已经非常困难了...

      “均匀流场下，螺旋桨在水中受到轴向上的激励发生振动，周围流场发生变化，反过来，流场变化又使结构所受到的流体激励也发生变化；在一个非均匀伴流场中, 螺旋桨的运动造成了不稳定的水动力负荷, 并导致振动。根据这些振动的大小, 周围水流将产生反作用。”
    答：这就是相互影响的问题，显然就是流固耦合问题。流固耦合是指流体与固体在分析过程中必须一起考虑，不能分阶段来计算，按这个思想就可以判断出来了。

    这个选题如果还没有确定最好放弃，不然后果自负..

bluehy

谢谢欧阳老师！
   这段时间本想看看有关螺旋桨振动的问题，可却发现很多有关螺旋桨激振的概念，而且发现螺旋桨激振是控制船舶振动的一个主要方面，所以想是否可通过控制螺旋桨振动来减少激振，看来是把问题想偏了，呵呵
   不知我这个问题与汽轮机或是飞机旋翼的气弹，水弹问题有无相似之处呢？如果仅就螺旋桨的振动问题考虑呢？

欧阳中华

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     汽轮机或是飞机旋翼的气弹与船舶螺旋桨还是有很大差别的，做这方面研究的话最好有一定的基础，否则很难想象...

auvhicle

螺旋桨叶片形状很复杂；其转动状态下的周围流场可以凭直观想象一下。
可能更多的是通过设计桨叶形状、叶片数来减小空泡等，从而减小振动，对于船桨，在水里的控制是很困难的吧？怎么保证电相关元器件在水下可靠工作？

ChaChing

学习流体与固体之间的耦合, 的确是个顶复杂的课题, 若想再加上控制, 那可想而知!
近年来CFD已发展迅速, 许多问题已可以较容易的去模拟, 但常需要高标准的电脑硬体配合, 对工业界不是件容易事!
个人知道的, 这相关的议题, 一般大都依研究者的需求偏重某一方面, 譬如若着重控制的影响, 那流体与固体就尽可能简化!
若想要都很准确模拟每一部分, 那真的要后果自负...
外行人的浅见!

bluehy

谢谢各位的回复，看来我是把问题想复杂了，呵呵！