2023年11月10日9：00，由西安建筑科技大学力学技术研究院（IMT）开展的力学家访谈，在线下成功进行。本期访谈的嘉宾是西北工业大学潘光教授。
访谈掠影
力学家访谈源于对力学家的致敬，希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想，以此激励学生的科学研究激情。采访内容如下：
问：水下螺旋桨在降噪时，更关注低频段的噪声还是高频段的噪声？
答：螺旋桨噪声是水下航行器噪声源重要的组成部分。一般来讲，低频段噪声的重要性高于高频段噪声的重要性，在水声的环境下，低频的噪声传播得更远，包含的能量信息更多，作为螺旋桨推进器，低频段噪声往往比高频段噪声表现的更加突出，我们对低频段噪声的关注度往往也更大，所以，低频段噪声的研究比高频段噪声的研究更重要。
问：前置定子和后置定子的作用是什么？在水动力、空化及噪声上做出的贡献是什么？
答：不同的潜航器包括潜艇的定子类型不一样，前置定子有尾段连接的作用，来流经过前置定子之后，整个流场分布特性得到改善，对于后面的转子来说，流场分布特性的改善，使得水动力、噪声性能都得到了提高，从这个角度来讲，前置定子起到了整流的作用，所以在目前的潜艇中，较多地采用前置定子。而后置定子，可以把前面转子的流动作为进流，进一步地产生推力和力矩，也能提升其水动力性能，但是由于后置定子和前方转子的来流产生了强烈的共振作用，导致整体的流激振动噪声提高。所以，综合来看，前置定子和后置定子的适用条件不一样，前置定子的使用频率较后置定子要高一些。
问：水下航行器螺旋桨设计时，其水动力、空化和噪声性能尤为重要，这三种性能彼此之间是否矛盾？能同时提升么？
答：螺旋桨推进器有三种主要形式，对转螺旋桨、泵喷螺旋桨和导管螺旋桨。对转螺旋桨可以提高水动力性能，但噪声性能较差；而泵喷推进器，由于导管的影响，其水动力性能有所下降，噪声性能有较大的提高。空化性能比较复杂，其影响因素不仅包括使用水深、推进器的结构形式、空化的起始条件等，在大前提条件下，空化一般是不考虑的。空化在深度较低时，会有比较明显的作用。对于对转螺旋桨，空化的影响相对较大，而对于泵喷推进器，空化基本上能得到很好的抑制。泵喷推进器在水动力性能方面相对来说可以得到一定的兼顾，尤其是噪声性能可以得到很大的改善，噪声性能在水下航行器中，是非常重要的一方面。从这个角度来考虑，我们较多地选用泵喷推进器作为主要的推进形式。对转螺旋桨在一些相对低速的情况下，也可以选用。水动力、噪声和空化性能之间，有一定的矛盾关系，要根据实际的需求来进行选型，这也是推进器设计所面临的难题。
问：导管的翼型、长短是否对水动力、空化和噪声三方面性能有影响？
答：导管在泵喷推进器及导管螺旋桨中，都是比较重要的。翼型的形式、拱度分布、厚度都会对水动力和空化性能产生重要的影响。对于拱度来说，如果拱度选择的不合适，对于进场和尾流的影响会非常明显，由于分布的不合理，对于桨叶和推进器会产生激振的影响；由于尾缘拱度选择的不合适，会导致尾流场的能量变化比较复杂及流场分布的不合理。上述这些因素，都会削弱其水动力、噪声和空化性能。在设计当中，导管的长度和厚度的选择，都要经过参数的反复比对和优化，通过这样的过程，才有可能选择最优的导管、桨叶、导管和桨叶的间隙的参数。
问：泵喷推进器和对转螺旋桨在叶片产生推力时有什么不同？
答：叶片旋转时，都会产生推力。早期的对转螺旋桨，前叶片和后叶片的旋转方向和螺旋导向都是相反的，反向旋转产生的也是正向推力。泵喷推进器只有单转子，单转子产生推力，与对转螺旋桨的区别在于对转螺旋桨由于采用了双转子的形式，双转子流场的相互影响会导致整体的水动力效率提升。对转螺旋桨的效率可以超过90%，泵喷推进器推进效率相对较低，一般在80%左右，但由于泵喷推进器较好的噪声和空化性能，会被较多选用。但在水动力性能方面，对转螺旋桨具有较高的推力，适用低速情况。
当前位置: