پيش بيني نيروي چرخشي ناپايا از فشار آكوستيكي ميدان دور از پروانه دريايي توسط روش معكوس

The unsteady rotating force prediction of far-field acoustic pressure for marine propeller by inverse method

نيروي چرخشي ناپايا يا توزيع قدرت دو قطبي ها كه توسط چرخش فن يا پروانه در سيال به وجود مي آيد، توسط روش معكوس قابل پيش بيني است. به منظور استفاده از اين روش از اندازه گيري هاي فشار آكوستيكي ميدان دور در فركانس هاي عبوري پره پروانه در حالت غير كاويتاسيوني استفاده شده است. در اين مقاله فشار آكوستيكي ميدان دور از معادلات فاكس ويليامز و هاوكينگز با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي در آرايه هيدروفوني مشخص استخراج و سپس نيرو چرخشي ناپاياي اعمالي از پره به سيال كه مهمترين منبع توليد صوت در حالت غير كاويتاسيوني است به دست آمده است. نيروهاي چرخشي ناپاياي با استفاده از روش معكوس توسط كدي تحليلي در متلب استخراج شده است. حل درست به انتخاب صحيح پارامتر مرتب سازي تابع انتقال (تابع انتقال ارتباط ميان فشار آكوستيكي و نيروها در روش معكوس است) وابسته است. بنابراين بايد محدوده مناسب پايداري انتخاب تا مشكل ناپايداري تابع انتقال حل شود. كد تحليلي براي پارامتر پايداري در حالات مختلف حل و مناسبترين مقادير نيروي ناپاياي اعمالي در سه مقطع پروانه به دست آمده است. از روش معكوس به منظور محاسبه منبع توليد صوت در مقاطع مختلف پروانه در حالت غير كاويتاسيوني جهت طراحي پروانه با كمترين مقدار صوت مي توان استفاده كرد. اين روش براي اولين بار در اين مقاله براي يك مدل پروانه دريايي مورد استفاده قرار گرفته است.

The unsteady rotating force or dipole strength distribution, acting by the fan or propeller on the fluid, is predicted by inverse method. In this method, the far-field acoustic pressures are used in non-cavitating condition. In this paper, the far-field acoustic pressures are obtained from Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) equations using computational fluid dynamic (CFD) in specific hydrophone array and then the unsteady rotating force, acting by the propeller on the fluid, is obtained as the most important sound source in non-cavitating condition. The unsteady rotating forces are extracted using inverse method by analytical code in Matlab. The correct solution is independence to the optimum choice of regularization parameter from transfer function; the transfer function represents the relationship between the force coefficients and the far-field acoustic pressure. Therefore, the appropriate range of regularization parameter should be chosen in order for an ill-conditioned problem from transfer function to be solved. The analytical code is solved for different regularization parameters and then the unsteady rotating forces are obtained for three sections on the blade surface. The inverse method could be used for dipole strength distribution calculation as the most important sound source in non-cavitating condition in order to design the noiseless marine propeller.