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推进器辐射声场有源控制试验研究

刘阔阔 孙红灵 孙陆阳 李世洵 程晓斌 李玉慧 曹容宁 王晗

刘阔阔, 孙红灵, 孙陆阳, 等. 推进器辐射声场有源控制试验研究[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(2): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0034
引用本文: 刘阔阔, 孙红灵, 孙陆阳, 等. 推进器辐射声场有源控制试验研究[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(2): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0034
LIU Kuokuo, SUN Hongling, SUN Luyang, LI Shixun, CHENG Xiaobin, LI Yuhui, CAO Rongning, WANG Han. Experimental Study on Active Control for Propeller Radiated Sound Fields[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0034
Citation: LIU Kuokuo, SUN Hongling, SUN Luyang, LI Shixun, CHENG Xiaobin, LI Yuhui, CAO Rongning, WANG Han. Experimental Study on Active Control for Propeller Radiated Sound Fields[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0034

推进器辐射声场有源控制试验研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0034
基金项目: 国家自然基金青年基金(12304525).
详细信息
    作者简介:

    刘阔阔(1994-), 男, 博士, 工程师, 研究方向为有源噪声与振动控制

    通讯作者:

    孙陆阳(1987-), 男, 博士, 副研究员, 研究方向为有源噪声与振动控制.

Experimental Study on Active Control for Propeller Radiated Sound Fields

  • 摘要: 水下航行器航行时, 推进器会产生明显的低频线谱辐射噪声。为了验证不同有源控制策略对线谱辐射噪声的控制效果, 首次在实际小型推进器上开展了辐射声场有源控制试验研究。搭建包含推进器、传感器、次级力源、次级声源及控制系统的水下试验平台, 分别进行有源噪声控制、有源振动控制以及有源声振复合控制试验。通过改变推进器工况, 测试不同控制策略对推进器水下辐射噪声的抑制效果。结果表明: 有源噪声控制对推进器低频线谱噪声抑制效果显著且稳定, 在高转速工况下效果最好; 有源振动控制效果具有局限性, 局部控制可能导致声场重构; 有源声振复合控制在部分工况下展现出协同控制潜力, 但需进一步优化控制策略与协同机制。研究成果为水下推进器辐射噪声有源控制的工程化提供了试验依据和技术支撑。

     

  • 图  1  试验系统总体框图

    Figure  1.  Overall block diagram of the test system

    图  2  水下测试现场

    Figure  2.  Underwater test site

    图  3  水密加速度计

    Figure  3.  The waterproof accelerometer

    图  4  水听器监测点布置示意图

    Figure  4.  Layout diagram of hydrophone monitoring points

    图  5  有源控制算法框图

    Figure  5.  Block diagram of the active control algorithm

    图  6  有源控制系统及数据采集设备

    Figure  6.  Active control system and data acquisition equipment

    图  7  高转速工况下监测点频谱图

    Figure  7.  Spectrum diagram of monitoring points under high-speed operating conditions

    图  8  高转速工况不同控制策略下降噪量对比

    Figure  8.  Comparison of noise reduction under high-speed operating conditions with different control strategies

    图  9  中转速工况下监测点频谱图

    Figure  9.  Spectrum diagram of monitoring points under medium-speed operating conditions

    图  10  中转速工况不同控制策略下降噪量对比

    Figure  10.  Comparison of noise reduction under middle-speed operating conditions with different control strategies

    图  11  低转速工况下开启AVC前后监测点频谱图

    Figure  11.  Spectrum diagram of monitoring points under low-speed operating conditions before and after activating AVC

    图  12  低转速工况不同控制策略下降噪量对比

    Figure  12.  Comparison of noise reduction under low-speed operating conditions with different control strategies

    表  1  高转速工况下不同控制策略下降噪量

    Table  1.   Noise reduction under different control strategies at high-speed operating conditions

    名称 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
    ANC 15.2 15.7 13.7 14.1 16.4 17.9 13.6 15
    AVC 0.2 0.1 0.3 −1.1 -2.6 −1.3 0 0
    ANVC 4.9 2.4 5.7 9.9 5.8 8.6 9.7 9.5
    下载: 导出CSV

    表  2  中转速工况下不同控制策略下降噪量

    Table  2.   Noise reduction under different control strategies at medium-speed operating conditions dB

    名称 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
    ANC 11.4 7.2 7.4 5.7 4.7 7.4 9.0 9.7
    AVC −0.4 −0.8 −0.3 −0.4 −0.3 −0.1 0.3 −0.1
    ANVC 12.6 5.2 5.6 12.1 9.3 10.8 5.5 14.4
    下载: 导出CSV

    表  3  低转速工况下不同控制策略下降噪量

    Table  3.   Noise reduction under different control strategiesat low-speed operating conditions dB

    名称 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
    ANC 易发散
    AVC 7.1 14 3.6 1.3 0.5 −0.2 −0.8 7.9
    ANVC 易发散
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-01-30
  • 修回日期:  2026-03-04
  • 录用日期:  2026-03-16
  • 网络出版日期:  2026-03-30
图(12) / 表(3)

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