舰船冷却水管网系统动力特性分析

发布时间：2017-10-12 10:26

  本文关键词：舰船冷却水管网系统动力特性分析

  更多相关文章： 管网系统 模态分析 响应分析 减振优化

【摘要】：管网系统是舰船动力装置的重要组成部分，它不仅为全船输送着重要的流体气体等介质，同时它的振动特性还影响着全船的振动与噪声，对军用舰艇的安全性和隐身性，以及民用舰艇的舒适性有着不容忽视的作用。因此对管网系统的动力特性进行研究是具有重要意义的。 本文以舰船的冷却水管网系统为例，对冷却水模型进行了简化，考虑了对计算影响较大的弯管剖面变化，将阀门和法兰简化为集中质量附加于节点之上，支架简化为垂向和横向的弹性约束条件，泵、冷凝器等部件近似为固支边界条件，，进而分析模态特征和动态响应特性。计算结果同实测数据进行比较，验证了有限元建模的可靠性和所采用的简化方法的有效性。 本文分析了舰船冷却水管网系统的几类激励源的激振特性。压力脉动和机械振动的传递是引起管网振动的最主要因素。本文分析管网系统的受力，计算了由压力脉动引起的激励力和由速度脉动引起的激励力，对比发现速度脉动引起的激励力可视作一个稳态力，在动态响应分析时可忽略不计。仅将脉动压力作为激励力加载到有限元模型中，将计算得到管网系统动态响应的位移频谱图，与试验中加速度传感器测得频谱进行对比，发现曲线变化趋势和峰值位置基本一致。将所得到的位移频谱求导得到峰值的速度值与实验速度值进行对比，差距较大。说明仅考虑压力脉动作为单一激励源的舰船管网振动特性在趋势上能较好近似，但若要得到精确的数值结果还需进一步考虑其他的激励源。 在有限元模型的基础上，先后选取脉动抑制器、挠性接管和改变支架间距等三种减振优化方式，得到有限元方法下的减振效果。对比减振效果，发现脉动抑制器、挠性接管对管网系统有比较明显的减振效果，改变支架间距则对管网系统的振动特性影响比较复杂。并做了相应的减振优化实验验证了这一结论。
【关键词】：管网系统 模态分析 响应分析 减振优化
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.703;U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题意义与背景9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究概况11-12
• 1.3 本论文的研究对象和主要内容12-14
• 1.3.1 本论文的主要研究对象12
• 1.3.2 本论文的主要内容12-14
• 第二章 有限元方法及软件介绍14-23
• 2.1 有限元法的思想14
• 2.2 有限元法在管网结构分析上的应用14-20
• 2.3 有限元应用工具概述及分析20-22
• 2.3.1 ANSYS 有限元建模20-21
• 2.3.2 ANSYS 有限元计算21
• 2.3.3 ANSYS 有限元结果可视化21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 有限元建模与模态计算23-34
• 3.1 有限元模型的建立23-30
• 3.1.1 直管单元23
• 3.1.2 弯管单元23-28
• 3.1.3 其它部件28-30
• 3.2 管网系统的模态分析30-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 管网系统的动态响应分析34-47
• 4.1 管网系统振动的激励源34-39
• 4.1.1 压力脉动的形成原理及计算分析34-37
• 4.1.2 机械设备运转引起振动的原理分析37-38
• 4.1.3 流体的其他形式流动引起振动的原理分析38-39
• 4.2 振动管道的受力分析39-44
• 4.2.1 由压力脉动引起的激励力39-41
• 4.2.2 由速度脉动引起的激励力41-43
• 4.2.3 管网系统总激励力的计算43-44
• 4.3 管网系统动态响应计算44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 管网系统减振优化47-57
• 5.1 管网系统的一般减振措施47-50
• 5.1.1 泵的选型47
• 5.1.2 泵的隔振47-48
• 5.1.3 脉动抑制器48
• 5.1.4 管道弯管、变截面管优化48-49
• 5.1.5 管道隔振设计49
• 5.1.6 支架隔振49-50
• 5.2 有限元模型上的减振优化50-56
• 5.2.1 脉动抑制器50-52
• 5.2.2 挠性接管52-54
• 5.2.3 支架间距的优化54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 管网系统动态特性实验57-64
• 6.1 实验目的及方案57-58
• 6.1.1 实验目的57
• 6.1.2 实验方案57-58
• 6.2 模态实验58-59
• 6.2.1 实验内容58-59
• 6.2.2 实验结果分析59
• 6.3 动态响应实验59-60
• 6.3.1 实验内容59
• 6.3.2 实验结果分析59-60
• 6.4 总体管网减振优化实验60-63
• 6.4.1 实验内容60-61
• 6.4.2 实验结果分析61-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 结论64
• 7.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朵英贤;参数识别与模态综合[J];兵工学报;1985年02期

2 张智勇,沈荣瀛,王强;充液管道系统的模态分析[J];固体力学学报;2001年02期

3 徐斌;冯全科;余小玲;;压缩机复杂管路压力脉动及管道振动研究[J];核动力工程;2008年04期

4 王世忠,于石声,赵阳;流体输送管道的固-液耦合特性[J];哈尔滨工业大学学报;2002年02期

5 徐稼轩;党锡淇;;压缩机管道系统结构振动计算[J];化工与通用机械;1983年08期

6 王乐勤,何秋良;管道系统振动分析与工程应用[J];流体机械;2002年10期

7 党锡淇,黄幼玲;工程中的管道振动问题[J];力学与实践;1993年04期

8 ;活塞式压缩管道中的气流脉动与管道振动问题[J];西安交通大学学报;1978年01期

9 李培滋,柏桦;泵源脉动特性的实验研究[J];液压与气动;1986年03期

10 盛敬超 ,蔡亦钢 ,段小中;一种管内振动流的模态分析方法[J];浙江大学学报(自然科学版);1987年04期

本文编号：1018182