有限长水翼在湍流中激振力响应函数研究

无论船舵还是机翼,激振力的产生都会严重地影响其噪声性能和使用寿命,因此深入研究湍流中激振力是很有必要的。针对有限长水翼在湍流中的非定常激振力问题,分别建立流动系数不同的两向波谱函数描述三维湍流场,并推导了有限长水翼的响应函数。将计算结果分别与实验值进行对比,发现与实验结果吻合较好。在此基础上分别在不同情况下对薄片理论的适用性进行了研究,发现水翼展长比较大时,可忽略展向波数的影响;而湍流尺度只在无因次频率κ较小时对薄片假设产生的误差有影响。对水翼升力系数和下洗速度的自相关性进行了研究,深入探究薄片假设产生误差的原因。结果表明:当无因次频率较小(1时),湍流尺度越大,薄片理论的误差越小;当无因次频率较大时(5时),湍流尺度的大小不能影响薄片理论的误差。随着水翼展长b增大,薄片理论的误差减小,该参数对薄片理论的影响不受其他条件影响。升力系数的相关性比下洗速度更强,而薄片假设忽略了升力和下洗速度分量w展向方向相关性的差异,这是薄片假设在大多数情况下不适用的原因。