螺旋桨激励下船舶推进轴系的多维耦合振动特性研究
发布时间：2021-08-13 08:46
发动机—推进轴系—螺旋桨是各类舰船中普遍采用的动力推进系统。在航行中,三者都受到多种复杂载荷的影响并产生振动及噪声辐射。各类振动对船艇的航行性能和船载设备的可靠性能产生消极的影响,而噪声辐射则是影响水下装置隐身性能的关键因素。研究螺旋桨激振力引起的轴系及船体的结构振动,可以了解螺旋桨激励的振动能量在推进轴系中的传递特性,对于控制振动噪声,提高船艇的机械航行性能和隐身安全性能具有重要价值。本文结合舰船推进轴系的一般结构形式,以及轴系与艇体耦合振动的国内外研究现状,将螺旋桨激励特性分析与振动能量传递分析相结合,对推进轴系的扭转-纵向-弯曲多维耦合振动特性进行研究,进而基于模拟工况探讨振动能量在轴系多维耦合振动中的传递机理,为改进轴系与艇体耦合减振设计方法和优化振动噪声控制策略提供理论依据。具体工作包括:首先对螺旋桨轴承激振力进行计算。采用升力线法和CFD方法对目标螺旋桨的轴承力进行理论计算。分别使用MATLAB软件编制升力线法的计算程序和应用Fluent流体仿真法求解出螺旋桨的敞水性能。比较优劣之后采用CFD方法,选取滑移网格模型模拟出螺旋桨在敞水条件下轴承激振力的周期性变化,通过快速傅里...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
峨旋桨升力线模型
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【参考文献】：
期刊论文
[1]不均匀进流场下螺旋桨非定常力的数值模拟[J]. 张凯奇,叶金铭,于安斌. 舰船科学技术. 2018(03)
[2]斜流中螺旋桨非定常水动力性能的数值分析[J]. 常欣,梁宁,王超,孙帅. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[3]外部轴向激励作用下螺旋桨轴承力非定常变化特性数值研究[J]. 舒敏骅,陈科,尤云祥,胡天群. 推进技术. 2017(04)
[4]船舶轴系纵向振动数学模型的研究[J]. 张策,董良雄. 机械制造. 2017(01)
[5]船舶推进轴系纵向振动特性及控制技术研究[J]. 张阳阳,楼京俊. 兵器装备工程学报. 2016(01)
[6]非均匀粘性流场螺旋桨非定常水动力性能研究[J]. 解学参,姜治芳,邱辽原. 船舶工程. 2015(06)
[7]船舶轴系振动研究与发展方向[J]. 张抱月. 中国水运(下半月). 2015(04)
[8]螺旋桨轴承力计算方法的对比分析[J]. 朱鹏,毕毅,叶金铭. 中国舰船研究. 2015(01)
[9]螺旋桨设计和基于FLUENT的水动力特性分析[J]. 王欢,李文英,杨飞. 中国农机化学报. 2015(01)
[10]大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验[J]. 谈微中,张聪,田哲,严新平,胡木水. 舰船科学技术. 2015(01)
博士论文
[1]螺旋桨激振力引起的船体结构振动及水下辐射噪声特性研究[D]. 李燎原.哈尔滨工程大学 2016
[2]水下航行器泵喷推进器设计方法研究[D]. 刘业宝.哈尔滨工程大学 2013
[3]推进轴系回旋振动及其支撑结构振动特性研究[D]. 周海军.哈尔滨工程大学 2013
[4]船舶轴系振动研究[D]. 周春良.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]考虑伴流场的无人自治水下航行器推进系统设计[D]. 李龙.天津大学 2016
[2]船用低速柴油机轴系扭振及其冰区特性的研究[D]. 赵旭东.大连海事大学 2015
[3]基于数值方法模拟螺旋桨诱导的脉动压力[D]. 刘迪.大连理工大学 2015
[4]基于Fluent的桨—舵—毂帽鳍水动力性能研究[D]. 刘泽娟.大连理工大学 2015
[5]基于势流—黏流耦合计算的船体自航性能CFD研究[D]. 郑洋.上海交通大学 2015
[6]螺旋桨水动力、空泡和噪声性能预报方法研究[D]. 王国栋.华中科技大学 2013
[7]导管螺旋桨的水动力性能及噪声性能预报[D]. 崔立新.哈尔滨工程大学 2013
[8]船后伴流场预报及考虑空泡性能的螺旋桨优化设计研究[D]. 初绍伟.上海交通大学 2012
[9]基于数值方法的船用轻质螺旋桨设计[D]. 张磊.大连理工大学 2011
[10]船舶轴系扭振特性与应力工程预报研究[D]. 于招阳.上海交通大学 2011
本文编号：3340119
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
峨旋桨升力线模型
２．２基于升力线法的螺旋桨性能计算??２．２．１二维翼型参数及叶元体理论??普通的机翼形状如图２＿１所示，有以下定义??＞，个??、?Ｊｉｌ??￣￣￣??，?ｂ?＾??图２－！二维翼型及主要参数定义??１．?拱线，内切圆圆心的连线，经常近似为垂向线段中点的连线。??２．?弦，剖面前端点到后端点的连线，长度为弦长６。??３．?拱度，拱线偏离弦线的距离々。??９??
山东大学硕士学位论文??４．?厚度，内切圆的直径，常近似的取垂向线段的长??把桨叶沿着径向分割成无数无限小的小段称为叶元体，如图２－２所示，??在任意半径ｒ处选取一叶元体，其厚度为办，螺旋桨进速为＆，螺旋桨旋转??角速度为扮，桨的轴向诱导速度＆，周向诱导速度Ｍ，，则叶元体的进流速度??可用如图２－３表示，进角０，水动力螺距角／？，，螺距角０，叶元体攻角％，??合速度为匕。??＇?／ｆ＼??ｄｒ?ｉ＾—＇Ｖｙ?－?＼??－Ｍ?為黨：．．—１，??ｆ．ｄｉ＾——＇，ＪＴ??图２－２叶元体?图２－３剖面的速度多边形??把叶元体看做一小段机翼，将其所受的升力和阻力分解，产生的轴向力??和切向力??［ｄＴ?＝?ｄＬａ?－?ｄＤａ?＝?ｄＬ?ｃｏｓ?－ｄＤｓｍ?ｐ，?｛２－＼）??＼ｄＦ?＝?ｄＤｔ?＋?ｄＬｔ?＝?ｄＤ?ｃｏｓ?ｐｔ?＋?ｄＬ?ｓｉｎ?Ｊ３．??据儒科夫斯基定理，叶元体的升力乙与进速匕和环量ｒ有以下联系：??ｄＬ?＝?ｐＴ（ｒ）ＶＫｄｒ?（２－２）??沿着径向积分则可以得到螺旋桨推力和转矩：??Ｔ?＝?ｐｚ［＼ｃｏｒ－ｕｌ）ｒ｛ｒ）ｄｒ??？?：?（２－３）??０?＝?ｐＺ＼＾（ｕａ?＋?Ｖｐ）Ｙ（ｒ）ｄｒ??式中ｐ为流体的密度
【参考文献】：
期刊论文
[1]不均匀进流场下螺旋桨非定常力的数值模拟[J]. 张凯奇,叶金铭,于安斌. 舰船科学技术. 2018(03)
[2]斜流中螺旋桨非定常水动力性能的数值分析[J]. 常欣,梁宁,王超,孙帅. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[3]外部轴向激励作用下螺旋桨轴承力非定常变化特性数值研究[J]. 舒敏骅,陈科,尤云祥,胡天群. 推进技术. 2017(04)
[4]船舶轴系纵向振动数学模型的研究[J]. 张策,董良雄. 机械制造. 2017(01)
[5]船舶推进轴系纵向振动特性及控制技术研究[J]. 张阳阳,楼京俊. 兵器装备工程学报. 2016(01)
[6]非均匀粘性流场螺旋桨非定常水动力性能研究[J]. 解学参,姜治芳,邱辽原. 船舶工程. 2015(06)
[7]船舶轴系振动研究与发展方向[J]. 张抱月. 中国水运(下半月). 2015(04)
[8]螺旋桨轴承力计算方法的对比分析[J]. 朱鹏,毕毅,叶金铭. 中国舰船研究. 2015(01)
[9]螺旋桨设计和基于FLUENT的水动力特性分析[J]. 王欢,李文英,杨飞. 中国农机化学报. 2015(01)
[10]大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验[J]. 谈微中,张聪,田哲,严新平,胡木水. 舰船科学技术. 2015(01)
博士论文
[1]螺旋桨激振力引起的船体结构振动及水下辐射噪声特性研究[D]. 李燎原.哈尔滨工程大学 2016
[2]水下航行器泵喷推进器设计方法研究[D]. 刘业宝.哈尔滨工程大学 2013
[3]推进轴系回旋振动及其支撑结构振动特性研究[D]. 周海军.哈尔滨工程大学 2013
[4]船舶轴系振动研究[D]. 周春良.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]考虑伴流场的无人自治水下航行器推进系统设计[D]. 李龙.天津大学 2016
[2]船用低速柴油机轴系扭振及其冰区特性的研究[D]. 赵旭东.大连海事大学 2015
[3]基于数值方法模拟螺旋桨诱导的脉动压力[D]. 刘迪.大连理工大学 2015
[4]基于Fluent的桨—舵—毂帽鳍水动力性能研究[D]. 刘泽娟.大连理工大学 2015
[5]基于势流—黏流耦合计算的船体自航性能CFD研究[D]. 郑洋.上海交通大学 2015
[6]螺旋桨水动力、空泡和噪声性能预报方法研究[D]. 王国栋.华中科技大学 2013
[7]导管螺旋桨的水动力性能及噪声性能预报[D]. 崔立新.哈尔滨工程大学 2013
[8]船后伴流场预报及考虑空泡性能的螺旋桨优化设计研究[D]. 初绍伟.上海交通大学 2012
[9]基于数值方法的船用轻质螺旋桨设计[D]. 张磊.大连理工大学 2011
[10]船舶轴系扭振特性与应力工程预报研究[D]. 于招阳.上海交通大学 2011
本文编号：3340119
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