CN115195983A - 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，具体包括以下步骤：S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器；S2、实时监测水动力噪音信号，并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析；S3、当同时满足奇异吸引子结构突变、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时，可断定有吸入涡的产生。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法。
背景技术
目前，喷水推进是常见的船舶推进方式。喷水推进装置主要利用水泵吸水作用，通过喷口喷射水流产生的反作用力来驱动船舶前进。相比较螺旋桨推进方式，喷水推进装置具有高航速下推进效率高、振动和噪声小、操纵性能好、浅水效应小、空化性能好以及适应变工况能力强等不可比拟的优势，在安静型军用舰艇、动力定位要求高的舰船、高性能船舶、重载荷大型运输船及浅吃水船舶上应用广泛。
虽然喷水推进“浅水效应”不明显，但当喷水推进船只长时间行驶在浅水航道或区域时，若喷水推进船舶载荷较重，船舶吃水较深，船底净空隙较小，则极易在进水流道进水口下方出现水下吸入涡；当喷水推进船只吃水较浅，船底喷水推进装置进水口距离自由水面较近时，极易在自由水面处诱发涡带。以上两种涡带产生原因不同，但是都会受到水泵吸流作用，从喷水推进装置进水流道进入推进泵中，因此将其统称为喷水推进泵装置进水口吸入涡。由于进水口吸入涡发生发展均在水中，且发生发展快，因此具有隐蔽性强、历时短等特点，在船舶行驶过程中极难被发现。当进水口吸入涡累积到一定程度时，漩涡携带大量空气易形成可见贯通涡带进入推进泵叶轮内，喷水推进泵内空化加剧，船舶机组将产生剧烈振动，严重情况下会导致推力丧失，船舶无法航行，严重威胁船舶安全的运行。
发明内容
为了保证船舶在浅水区域内能够安全稳定航行，亟需对喷水推进船舶进水口吸入涡进行监测和识别，以便船舶能够及时调节机组运行状态，抑制进水口水下吸入涡的产生。本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，具体包括以下步骤：
S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器；
S2、实时监测水动力噪音信号，并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析；
S3、当同时满足奇异吸引子结构突变(吸引子相轨迹开始出现分散、不规则等趋势)、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时，可断定有吸入涡的产生。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，步骤S1中，所述水听器分别在进水流道上壁面安装有4个，在进水流道下壁面安装有3个。
进一步地，步骤S1中，所述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段。
进一步地，步骤S1中，所述水听器的安装方式为：水听器头部与进水流道内壁面齐平，以保证水听器能够精准监测到进水流道内部流动噪声信号，同时也不会影响到进水流道内流态。
本发明的有益效果是：本发明在船舶喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器，通过对进水流道内部水动力噪声信号(奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数)实时采集，并对其进行连续的混沌特性分析，提供了一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进船舶进水口吸入涡识别方法，该方法可以有效监测和识别是否有吸入涡进入到进水流道内，从而指导船舶及时调整机组运行状态，避免漩涡被推进泵吸入，加剧泵内空化，威胁船舶安全稳定航行，切实提高泵站机组运行安全稳定性。
附图说明
图1是进水口吸入涡识别方法实施流程图；
图2是喷水推进船舶进水口吸入涡示意图；
图3是喷水推进船舶进水流道内水听器安装示意图；
图4是无漩涡发生水动力噪声信号奇异吸引子结构示意图；
图5是有漩涡发生水动力噪声信号奇异吸引子结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1、在喷水推进泵装置进水流道内上壁面安装4个水听器，在进水流道下壁面安装3个水听器(图3)，上述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段，水听器头部与进水流道内壁面齐平；
S2、实时监测水动力噪音信号(图4)，若采集到的奇异吸引子结构发生突变，吸引子相轨迹开始出现分散、不规则等趋势(图5)，此时进水流道内有吸入涡经过的可能；
S3、进一步对比水动力噪声信号的最大李雅普诺夫指数和饱和关联维数，若最大李雅普诺夫指数有更大的趋势，饱和关联维数有减小的趋势，此时可断定吸入涡产生(图2)，且已进入进水流道内，需及时调整船舶机组的运行状态。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器；
S2、实时监测水动力噪音信号，并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析；
S3、当同时满足奇异吸引子结构突变、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时，可断定有吸入涡的产生。
2.根据权利要求1所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，其特征在于，
步骤S1中，所述水听器分别在进水流道上壁面安装有4个，在进水流道下壁面安装有3个。
3.根据权利要求2所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，其特征在于，
步骤S1中，所述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段。
4.根据权利要求2所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，其特征在于，
步骤S1中，所述水听器的安装方式为：水听器头部与进水流道内壁面齐平。
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