典型辅机设备低频激励特性研究及传递路径分析

发布时间：2020-06-12 05:14

【摘要】：舰船机舱中的各种机械设备在工作的同时不可避免地会产生振动,目前对于主机振动特性的研究比较成熟,其振动也已得到控制,而辅机设备的振动日益突出,逐渐受到研究人员的重视。在种类繁杂的辅机中,离心泵的数量最多,用途最广,其在运行过程中会引发舰船壳体的振动,进而向周围流体辐射噪声,不利于舰船的声隐身。研究离心泵振动特性并进行传递路径分析对后续舰船的减振降噪有重要的指导意义。文中采用流固耦合方法对IS100-65-315船用卧式离心泵不同流量下的流场进行计算,分析机脚的振动特性,采用有限元功率流法对离心泵激励下的双层底板架结构进行传递路径分析。主要内容包括:(1)分别建立离心泵结构体、流体的三维模型和有限元模型,对其额定流量下定常流动的流场进行了计算分析,并搭建试验台架进行试验,与仿真得到的效率、扬程以及机脚振动加速度进行对比分析,结果表明,所建模型是有效的。(2)基于ANSYS Workbench协同仿真计算平台采用流固耦合方法分别对离心泵30、40、50、60、70 m~3/h五种流量下的流动和结构振动进行仿真计算,对其三个机脚的振动特性进行分析,结果表明,离心泵蜗壳一侧的机脚在叶频和其倍频处的振动比转频处的强烈,且远离离心泵出口侧的机脚振动比靠近出口侧的机脚大,此外机脚在转频、叶频处的振动随着流量的变化而产生的变化比叶频倍频处的大。(3)建立某型舰艇机舱缩减后双层底板架结构的有限元模型,并进行模态分析,再施加离心泵额定流量下机脚的加速度激励,对双层底板架结构进行单激励下的谐响应计算分析,结果表明,外底在33 Hz处的振动响应最大。(4)编写生成壳单元结构声强矢量场数据的相关程序,并用算例进行验证,再计算33 Hz下双层底板架结构的每块底桁、实肋板的结构声强的分量以及贡献度,确定出重要的传递路径,绘制其结构声强矢量图,识别出单激励下33 Hz处的主要传递路径呈“日”字形分布在离心泵基座的正下方。(5)在双层底板架结构上施加离心泵机脚加速度激励和模拟的激振器激励,进行双激励下的谐响应分析,结果表明双激励下外底在87 Hz处的振动响应最大,用基于振动功率流的贡献量化方法进行传递路径分析,识别出双激励下33 Hz和87 Hz处的主要传递路径在双层底板架结构的阻尼基座侧和离心泵基座侧均有分布,比单激励下33 Hz处的分布更广更均匀。(6)在双激励下87 Hz处的主要传递路径上设置阻振质量带,对外底的振动响应和辐射声场进行计算,经过对比分析,发现阻振前后重要传递路径的结构声强、外底的振动响应,以及辐射声功率均有明显的降低。
【图文】：

原理使得薄板全厚度上的应力分量组成的内力整体的满足边界条件。取板壳的一个微小单元进行分析，假设其三边长度分别为dx、dy 和t ，，单元横截面上的应力有xσ 、 σ y、 τ xy和 τ yx、τ yz、 τ xz，如图 2-1 所示。横截力的示意图如图 2-2 所示。dxdyt/2t/2dzσxσyτxyτyzτyxτxz图 2-1 板壳微小单元的应力示意图

离心泵蜗壳三维模型
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.7

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本文编号：2709052