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船舶螺旋桨噪声预报方法综述
引言
随着航运业的发展和迅速提高了船舶运行效率的需求，船舶螺旋桨的噪声预报成为一个日益重要的问题。船舶螺旋桨噪声是指螺旋桨运转时所产生的噪音，它会影响到船员的工作和生活环境，更重要的是，它会对周围的水生生物和海洋生态产生不良影响。因此，船舶螺旋桨噪声控制已成为船舶安全和环保的重要方面。
船舶螺旋桨噪声预报的研究早在上世纪六七十年代就开始了，但直到近年来，随着计算机技术的发展，船舶螺旋桨噪声预报的研究逐渐得到了突破。本文将梳理船舶螺旋桨噪声预报的研究现状，对其研究方法进行综述。
一、船舶螺旋桨噪声的产生机理
船舶螺旋桨噪声产生的机理主要是由于螺旋桨的旋转引起的水流动力学和声学相互作用效应。具体来说，船舶螺旋桨的旋转会使得周围水体形成一个旋转的水流动环境，当水流通过螺旋桨叶片时，叶片与水流之间相互作用，会引起一系列的涡流和湍流，这些湍流对周围的水体产生了一定的扰动作用，进而使水体发生压力波动，形成噪声。
此外，螺旋桨与水之间相互作用还会导致涡脱落现象，当这些涡脱落并聚积在一起时，会形成一种周期性的噪声，称为螺旋桨振荡噪声，是船舶螺旋桨噪声的重要来源之一。
二、船舶螺旋桨噪声预报方法
1.数值模拟方法
数值模拟方法是一种基于计算机数值计算的技术，它可以针对船舶螺旋桨的形状、尺寸和工作状态等多个因素进行数值模拟计算。主要有CFD和FEM两种方法。
CFD方法通过离散化处理船舶螺旋桨的流体力学问题，数学模型采用Navier-Stokes方程、雷诺平均方程等模型，模拟计算水实验中的流场和压力变化，并通过震荡流数和振幅等参数进行噪声预报。常用的CFD软件有ANSYS、Fluent、Simerics等。
FEM方法是利用有限元法对螺旋桨进行建模，将其分解为数以万计的小单元，通过有限元理论求解问题，对螺旋桨的应力、变形、振荡等各种信息进行计算，进而计算出其噪声水平。常用的FEM软件有ABAQUS、ANSYS、MSC.MarC等。
2.试验方法
试验方法是船舶螺旋桨噪声预报方法中最传统的一种方法，主要是通过磨耗试验、模型试验和实船试验等方式对船舶螺旋桨进行试验研究，对其产生的噪声进行测量和分析。
试验方法的优点是可以真实地模拟船舶行驶过程中的各种因素，测量数据可信度高；缺点是试验成本较高，需要占用大量的时间和资源。
3.统计方法
统计方法是通过分析船舶螺旋桨在航行过程中的各种因素，如船舶姿态、速度、螺旋桨旋转速度、推进器的设计参数和工况等，建立数学模型进行预测。
统计方法优点是可以对大量数据进行分析，从而揭示数据之间的相关性，预测准确度高；缺点则是需要大量数据进行验证，所得结果需与试验或数值模拟结果进行比较。
三、结论
从以上总结来看，船舶螺旋桨噪声预报方法具有各种不同的优缺点，应根据实际情况选择合适的方法。最终目标是降低船舶螺旋桨噪声对人类和环境的影响，实现船舶安全和环保的双赢。