螺旋桨水弹性振动及噪声分析

发布时间：2017-10-20 05:10

  本文关键词：螺旋桨水弹性振动及噪声分析

  更多相关文章： 螺旋桨 水弹性分析 振动及噪声

【摘要】：螺旋桨处于水介质中,由于水介质是重流体,其声速及密度均大于空气,不能简单的解耦进行计算。基于水弹性理论,采用结构有限元法、计算流体力学方法和声学有限元法,对螺旋桨流固耦合的水动力特性、静力特性、动力特性以及声学特性进行分析,具体内容如下：对螺旋桨进行三维建模,将计算流体力学方法和结构有限元法结合,对某船螺旋桨各个工况进行数值模拟。给出了耦合及非耦合作用下敝水特性曲线,与图谱数据进行对比,结果基本吻合。采用耦合及非耦合所得两组数据差别不大,二者均可满足工程要求。采用结构有限元法,提取流体计算所得结果,对螺旋桨静力特性进行计算分析。给出了螺旋桨表面压力分布等值线图,以及等效应力和总变形量随桨叶半径变化的关系曲线。结果表明采用耦合及非耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大。考虑流固耦合作用所得等效应力和总变形量峰值较大,计算结果差距随着进速系数的增大而增大。考虑流体作用对螺旋桨自振特性的影响,并研究预应力对结构模态的影响。对螺旋桨进行了干、湿两种状态下有限元分析。给出了各阶固有频率的变化曲线及振型。预应力作用使得固有频率升高,而对结构振型没有变化。水的耦合作用使得固有频率降低,同时也减弱了预应力作用,湿模态频率涨幅相比干模态较小。对动水中螺旋桨脉动流诱发的动力响应问题进行研究。计算了非均匀进流条件下螺旋桨激振力,并进行瞬态响应及声学分析。给出了螺旋桨时域及频域上水动力系数、位移、等效应力及表面声压响应曲线。螺旋桨旋转一周,激振力在时域上呈4个周期波动,与桨叶数对应,在频域上一阶叶频处具有明显的峰值。总变形量及等效应力响应幅值均发生在一阶固有频率处,水中幅值比空气中大。螺旋桨表面声压幅值发生在螺旋桨吸力面桨叶中部,二阶固有频率处。
【关键词】：螺旋桨 水弹性分析 振动及噪声
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44;U664.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-14
• 1.2.1 浸水结构水弹性振动研究进展11-12
• 1.2.2 浸水结构噪声研究进展12-13
• 1.2.3 国内外文献综述的简析13-14
• 1.3 本论文的主要研究工作14-16
• 第2章 螺旋桨水弹性振动分析16-27
• 2.1 引言16-17
• 2.2 理论背景17-20
• 2.3 有限元模型及边界条件20-23
• 2.4 数值模拟结果及分析23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 流固耦合作用对螺旋桨强度影响的研究27-40
• 3.1 引言27-28
• 3.2 理论背景28-31
• 3.2.1 计算流体力学基本理论28-29
• 3.2.2 湍流模型的选择29-31
• 3.3 CFD计算模型31-32
• 3.4 数值模拟结果及分析32-38
• 3.4.1 流固耦合作用对水动力的影响32-33
• 3.4.2 螺旋桨叶面压力分布33-36
• 3.4.3 螺旋桨的应力分布36-37
• 3.4.4 螺旋桨的变形分析37-38
• 3.4.5 误差分析38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 预应力对振动特性影响的研究40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 理论背景40-42
• 4.2.1 应力刚化效应40-41
• 4.2.2 摄动模态分析41-42
• 4.3 有限元模型及边界条件42-43
• 4.4 数值模拟结果43-48
• 4.4.1 水动力载荷对于、湿模态频率影响43-45
• 4.4.2 离心力对于、湿模态频率影响45-46
• 4.4.3 预应力对干、湿模态振型影响46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 螺旋桨振动响应及噪声分析49-66
• 5.1 引言49
• 5.2 理论背景49-51
• 5.2.1 螺旋桨激振力49
• 5.2.2 瞬态响应分析49-51
• 5.2.3 声学有限元法51
• 5.3 数值计算方法51-54
• 5.3.1 螺旋桨脉动压力计算51-53
• 5.3.2 螺旋桨振动响应分析53
• 5.3.3 螺旋桨振动噪声分析53-54
• 5.4 数值模拟结果及分析54-64
• 5.4.1 螺旋桨非定常流场计算54-56
• 5.4.2 螺旋桨振动响应56-61
• 5.4.3 螺旋桨振动噪声61-64
• 5.5 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间公开发表学术论文情况72-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 吴利红;董连斌;许文海;;基于MATLAB和ProE的螺旋桨三维建模[J];大连海事大学学报;2011年02期

2 熊家敏,赵德有,马骏;螺旋桨桨叶固有动力特性方法研究[J];大连理工大学学报;2000年06期

3 陈香林;张立翔;闫华;;应力刚化及流体压缩性对混流式水轮机叶片动力特性的影响分析[J];昆明理工大学学报(理工版);2005年06期

4 苏玉民;窦凤祥;刘业宝;崔桐;;螺旋桨无空泡噪声的研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2013年05期

5 贺伟;李廷秋;李子如;;基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2014年06期

6 孙兴华;王跃方;郭婷;;离心泵转子的湿态临界转速计算及边界环境对其动力特性的影响[J];水泵技术;2011年02期

7 胡小菲;黄振宇;洪方文;;螺旋桨非定常力的黏性数值分析[J];水动力学研究与进展A辑;2009年06期

，

本文编号：1065411