[發(fā)明專利]一種針對(duì)不穩(wěn)定螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的補(bǔ)償處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211090548.0
• 申請(qǐng)日: 2022-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116304588B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍銳;季盛;張焱飛;曹琳琳;吳大轉(zhuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F18/15
• 分類號(hào): G06F18/15;G06F18/213;G06F17/14;B63H1/18
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 彭劍

本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)不穩(wěn)定螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的補(bǔ)償處理方法，包括以下步驟：(1)采集螺旋槳的脈動(dòng)壓力信號(hào)，確定脈動(dòng)壓力信號(hào)采集的大周期T和小周期t，并初步篩選獲得符合穩(wěn)定空泡特征的脈動(dòng)壓力信號(hào)最低值庫(kù)；(2)獲取符合穩(wěn)定空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間；(3)剔除不穩(wěn)定空泡造成的脈動(dòng)壓力不穩(wěn)定小周期；(4)利用步驟(2)中得到的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，對(duì)剔除后的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，最終得到完整的脈動(dòng)壓力采集信號(hào)。利用本發(fā)明，可以對(duì)不穩(wěn)定的脈動(dòng)壓力采集值進(jìn)行補(bǔ)償，使得船用螺旋槳模型脈動(dòng)壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集的信號(hào)數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種針對(duì)不穩(wěn)定螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的補(bǔ)償處理方法。

背景技術(shù)

對(duì)于船舶等航行器而言，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳會(huì)在槳葉周圍的海水中產(chǎn)生明顯的局部壓力下降，從而使得槳葉葉梢，甚至是靠近槳轂處槳葉表面發(fā)生強(qiáng)烈的空化。

空化一旦出現(xiàn)，空化噪聲就成為螺旋槳主要噪聲。螺旋槳空化是空化噪聲的直接聲源，并且螺旋槳空化尾流是空化噪聲重要的傳播途徑。

周期旋轉(zhuǎn)的槳葉和與其相接觸的非均勻尾流的相對(duì)速度和壓力就有周期性的變化，從而使得空化的激烈程度也發(fā)生相應(yīng)的周期性脈動(dòng)變化。最后，槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)在螺旋槳附近區(qū)域的海水也造成了葉頻的流體力學(xué)壓力脈動(dòng)場(chǎng)，并通過(guò)水傳遞到船體表面，引起船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)。在這種脈動(dòng)壓力的作用下，存在于該區(qū)域的大量氣泡隨著流場(chǎng)環(huán)境壓力的周期性變化而作受迫的體積脈動(dòng)。脈動(dòng)壓力特征可以反映出螺旋槳工況和幾何形狀等特征信息。

如公開(kāi)號(hào)為CN104091085A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了基于螺旋槳尾流壓力脈動(dòng)計(jì)算的空化噪聲特征估計(jì)方法，包括以下步驟：(1)備用網(wǎng)格生成并導(dǎo)入計(jì)算程序后生成算例文件，(2)空化模型和湍流模型設(shè)定，(3)數(shù)值計(jì)算參數(shù)設(shè)定，(4)數(shù)值計(jì)算，(5)數(shù)值方法可靠性驗(yàn)證及網(wǎng)格確定，(6)空化尾流壓力脈動(dòng)非定常數(shù)值計(jì)算，(7)壓力脈動(dòng)信號(hào)功率譜變換及低頻線譜幅值提取，(8)線譜特征估計(jì)及分析。

公開(kāi)號(hào)為CN110489902A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種螺旋槳空化尾流精細(xì)特征多元統(tǒng)計(jì)建模方法，涉包括：一、設(shè)定螺旋槳空化尾流全流域非定常數(shù)值計(jì)算參數(shù)，并獲取壓力脈動(dòng)數(shù)值計(jì)算信號(hào)；二、獲取壓力脈動(dòng)信號(hào)處理的圖譜信息；三、提取壓力脈動(dòng)信號(hào)特征，并進(jìn)行相關(guān)性分析；四、根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，進(jìn)行螺旋槳空化尾流目標(biāo)特征參數(shù)到空化流場(chǎng)特征參數(shù)的特征關(guān)系建模；五、利用獲取的螺旋槳空化尾流壓力脈動(dòng)信號(hào)特征，進(jìn)行螺旋槳側(cè)斜角特征判斷。

在進(jìn)行船用螺旋槳模型脈動(dòng)壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于伴流的波動(dòng)、槳葉表面粗糙度、加工誤差、破損或海生物附著等因素，會(huì)引起螺旋槳空泡的不穩(wěn)定，導(dǎo)致測(cè)量脈動(dòng)壓力出現(xiàn)不穩(wěn)定的波動(dòng)，此現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致脈動(dòng)壓力在進(jìn)行傅里葉轉(zhuǎn)換時(shí)，分析結(jié)果的不穩(wěn)定，使試驗(yàn)預(yù)報(bào)的脈動(dòng)壓力值偏低，進(jìn)而低估螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力引起的船舶振動(dòng)等級(jí)。

因此，需要對(duì)不穩(wěn)定的脈動(dòng)壓力采集值進(jìn)行補(bǔ)償，即篩選出穩(wěn)定的脈動(dòng)壓力波動(dòng)周期，用該穩(wěn)定的波動(dòng)周期替代掉不穩(wěn)定的脈動(dòng)壓力波動(dòng)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種針對(duì)不穩(wěn)定螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的補(bǔ)償處理方法，可以對(duì)不穩(wěn)定的脈動(dòng)壓力采集值進(jìn)行補(bǔ)償，使得船用螺旋槳模型脈動(dòng)壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得的信號(hào)數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。用補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得信號(hào)的特征頻率和幅值，避免了因不穩(wěn)定空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)引起的脈動(dòng)壓力幅值偏低，而低估螺旋槳引起的船舶振動(dòng)等級(jí)。

一種針對(duì)不穩(wěn)定螺旋槳空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的補(bǔ)償處理方法，包括以下步驟：

(1)采集螺旋槳的脈動(dòng)壓力信號(hào)，確定脈動(dòng)壓力信號(hào)采集的大周期T和小周期t，并初步篩選獲得符合穩(wěn)定空泡特征的脈動(dòng)壓力信號(hào)最低值庫(kù)；

(2)獲取符合穩(wěn)定空泡脈動(dòng)壓力信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間；

(3)剔除不穩(wěn)定空泡造成的脈動(dòng)壓力不穩(wěn)定小周期；