涡流发生器在民船减振上的应用研究

船舶轮机振动噪声控制综述引言船舶轮机振动噪声是船舶运行中的一个重要问题，对船员的生产和生活都会产生不良影响，同时也对环境造成噪音污染。

对船舶轮机振动噪声进行有效控制具有重要的意义。

本文将对船舶轮机振动噪声控制进行综述，包括振动与噪声的来源、影响、控制方法以及实际应用等方面进行探讨。

一、振动与噪声的来源船舶轮机振动和噪声的主要来源包括内燃机、螺旋桨、传动系统、液压系统、风扇以及其他运行中的附属设备等。

这些设备在运行时会产生不同频率和幅值的振动，并将其振动转化为噪声，影响船舶及其周围环境。

1. 内燃机造成的振动噪声内燃机在燃烧过程中产生很大的振动力和冲击力，并且在高速旋转的过程中会产生较大的机械噪声。

内燃机的振动也会通过机体传导到船体上，产生结构振动和噪声。

内燃机的振动噪声是船舶轮机振动噪声的主要来源之一。

2. 螺旋桨造成的振动噪声螺旋桨是船舶航行时的主要推进装置，其旋转产生的涡流和水流动产生的振动和噪声，是船舶轮机振动噪声的重要来源。

螺旋桨的设计、制造精度和运行状态都会影响其振动和噪声的产生。

二、振动与噪声的影响船舶轮机振动噪声对船员的工作和生活都会产生不良影响，同时也对船舶及其周围环境造成噪音污染。

其主要影响表现为：1. 对船员的健康影响船舶轮机振动噪声对船员的健康会产生不良影响，长期暴露在高强度、高频率的振动和噪声环境中，会引起船员的身体疲劳、神经系统紊乱、听力损害等健康问题。

2. 对船舶设备的影响船舶轮机振动噪声也会对船舶设备的正常运行产生影响，振动和噪声会使得设备的运行不稳定、寿命缩短、甚至引起设备的损坏。

3. 对环境的影响船舶在运行时产生的振动和噪声会对其周围的环境产生噪音污染，对海洋生物和其他船只造成干扰。

三、振动噪声的控制方法为了降低船舶轮机振动噪声对船员和环境的影响，有必要对其进行有效的控制。

控制船舶轮机振动噪声的方法主要包括振动噪声的源头控制、传导路径控制和环境控制。

1. 源头控制内燃机、螺旋桨、传动系统、液压系统、风扇等设备是船舶轮机振动噪声的主要来源，通过对这些设备的设计、制造、安装和维护等方面进行控制，可以有效减小其产生的振动和噪声。

随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求，对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。

未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求，对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求，而传统的飞行器外形很难满足新的要求，必须开拓全新的气动外形和飞行方式，建立新的气动数据库。

在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时，还必将发展出许多新颖的空气动力技术。

例如通过主动流动控制技术，包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等，改善飞机的升阻特性和操稳特性，用智能材料和智能结构，让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形，使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形，从而产生最佳的气动性能等。

本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目，将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章，欢迎大家投稿。

飞机在其飞行包线范围内，如果机体表面出现不利的气流分离，将带来许多不良后果，例如增加阻力、降低升力、导致提前失速和不对称失速等。

此外襟翼偏转后，襟翼表面上的气流过早分离会导致失速迎角减小，最大升力系数降低；操纵面上的气流分离可能导致操纵面效能降低、操纵杆振动；平尾上的气流分离可能导致飞机危险地自动上仰。

涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止以上各种气流的过早分离。

工作机理涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。

这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。

这就是涡流发生器的基本工作原理。

早在上世纪60 年代，一些空气动力学研究人员对涡流发生器控制平板湍流边界层的流动机理进行了研究，同时通过对涡流发生器流动的湍流结构、流向涡发展的研究，提出了涡流发生器控制边界层，特别是控制湍流边界层分离的基本原理就是在于向边界层内注入新的涡流能量。

船舶噪声与振动控制船舶噪声与振动控制是船舶设计和运行中非常重要的方面。

船舶在海上航行时，会受到各种因素的影响，产生噪声和振动。

这些噪声和振动不仅对船舶的运行效率和安全性产生影响，还会对船员和乘客的舒适度产生影响。

因此，对船舶噪声与振动进行控制是非常必要的。

船舶噪声的来源船舶噪声的来源主要有两个方面，一是船舶的机械设备，二是船舶的流体动力学特性。

机械设备船舶的机械设备包括主机、辅机、发电机、泵等，这些设备在运行过程中会产生噪声。

噪声的主要原因是设备中的零件在运动过程中产生的碰撞、摩擦和振动。

此外，设备的冷却系统、排气系统等也会产生噪声。

流体动力学特性船舶在海上航行时，会受到海水的冲击，产生流体动力学噪声。

这种噪声主要是由于船舶的船体、螺旋桨、舵等部件与海水相互作用产生的。

流体动力学噪声的频率范围较广，可以从几十赫兹到几千赫兹不等。

船舶振动的来源船舶振动的来源主要有两个方面，一是船舶的机械设备，二是船舶的流体动力学特性。

机械设备船舶的机械设备在运行过程中会产生振动。

振动的主要原因是设备中的零件在运动过程中产生的碰撞、摩擦和振动。

此外，设备的冷却系统、排气系统等也会产生振动。

流体动力学特性船舶在海上航行时，会受到海水的冲击，产生流体动力学振动。

这种振动主要是由于船舶的船体、螺旋桨、舵等部件与海水相互作用产生的。

流体动力学振动的频率范围较广，可以从几十赫兹到几千赫兹不等。

船舶噪声与振动的控制方法船舶噪声与振动的控制方法主要有以下几种：隔振降噪隔振降噪是通过隔离船舶机械设备和船体之间的振动传递，降低船舶噪声的方法。

常用的隔振降噪材料有橡胶隔振器、空气隔振器等。

吸声降噪吸声降噪是通过吸收船舶噪声的能量，降低噪声的方法。

常用的吸声材料有吸声泡沫、吸声板等。

隔声降噪隔声降噪是通过隔绝船舶噪声的传播路径，降低噪声的方法。

常用的隔声材料有隔声板、隔声窗等。

减振设计减振设计是通过优化船舶机械设备的设计，减少振动产生的方法。