1、螺旋槳流激噪聲是制約潛艇聲隱身性的重要噪聲源。翼型作為螺旋槳截面基本造型，其渦激振動(dòng)特性是了解螺旋槳唱音的基礎(chǔ)。本文基于計(jì)算流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)一般理論，結(jié)合時(shí)域下的結(jié)構(gòu)有限元算法和計(jì)算流體力學(xué)方法分別對結(jié)構(gòu)和流場進(jìn)行同步求解，同一時(shí)間步內(nèi)，通過空間插值來傳遞位移和壓力，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和流體之間的雙向耦合，并將其應(yīng)用到二維平板、二維翼型以及三維梯形翼上，分別進(jìn)行渦激振動(dòng)特性研究。
　　本文首先從二維平板入手，利用雙向流固耦合算法研

2、究了楊氏模量對其渦激振動(dòng)的影響規(guī)律，計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)值吻合較好。然后立足于工程應(yīng)用性，針對不同來流速度下二維懸臂平板渦激振動(dòng)特性進(jìn)行了分析，捕捉到了結(jié)構(gòu)在第二階固有頻率處發(fā)生的頻率鎖定現(xiàn)象，同時(shí)采用單向求解算法對相同工況進(jìn)行了分析，并將兩種算法進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，當(dāng)懸臂平板尾渦發(fā)放頻率與靜水中平板的固有頻率接近的時(shí)候，尾部旋渦的周期性發(fā)放將會(huì)誘導(dǎo)平板產(chǎn)生極大的振動(dòng)響應(yīng)，繼續(xù)增大來流速度，渦脫落頻率將保持恒定，此即頻率鎖定現(xiàn)象。在鎖定雷諾

3、數(shù)區(qū)域，單向求解算法得到的位移總響應(yīng)明顯大于雙向耦合的結(jié)果，而其他非鎖定區(qū)域，兩者差別較小。兩種算法得到的渦脫落頻率十分接近，結(jié)構(gòu)對流場的反饋?zhàn)饔脤u脫落頻率影響較小?；诙S平板的研究結(jié)論，本文對二維平板自持振蕩的形成條件和影響規(guī)律展開了深入的研究。當(dāng)渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)某一階固有頻率、表面脈動(dòng)壓力分布接近結(jié)構(gòu)模態(tài)、隨邊具備一定的厚度、尾渦強(qiáng)度達(dá)到一定的水平，流體與結(jié)構(gòu)之間將發(fā)生極強(qiáng)的耦合作用，結(jié)構(gòu)振幅達(dá)到極大水平，并產(chǎn)生渦脫落頻率鎖定

4、現(xiàn)象。而當(dāng)渦脫落頻率與其他固有頻率重合時(shí)，雖能發(fā)生渦激共振，但振級(jí)大大低于鎖定時(shí)的振級(jí)，此時(shí)流-固之間的耦合相對較弱。影響自持振蕩發(fā)生的主要因素為來流速度和結(jié)構(gòu)材質(zhì)。進(jìn)一步將雙向耦合算法應(yīng)用于二維懸臂翼型，采用雙向流固耦合算法分別研究了來流速度和隨邊厚度對零攻角度二維懸臂翼型渦激振動(dòng)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，零攻角下的翼型渦脫落頻率與隨邊厚度關(guān)系密切，而與翼型弦長關(guān)系不大，當(dāng)基于翼型隨邊厚度的雷諾數(shù)下的渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)某一階固有頻率時(shí)

5、，即可誘發(fā)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生渦激共振甚至頻率鎖定現(xiàn)象。隨邊厚度對渦激振動(dòng)的影響很大，隨邊厚度越大，越能誘發(fā)高強(qiáng)度的尾渦脫落，從而激發(fā)更大的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。最后，對三維梯形翼展開研究，首先研究其表面非定常力以及尾渦發(fā)放特性，發(fā)現(xiàn)梯形翼沿展向存在多個(gè)離散的渦脫落頻率，且隨邊脈動(dòng)壓力幅值達(dá)到最大。然后采用單向求解算法研究了不同來流速度下梯形翼渦激振動(dòng)特性，計(jì)算在頻域下進(jìn)行。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在固有頻率和幾個(gè)離散渦脫落頻率處均出現(xiàn)極大位移響應(yīng)，且當(dāng)某個(gè)渦脫落頻率接