航行中船舶机—轴—桨振动特性研究

发布时间：2017-10-03 03:34

  本文关键词：航行中船舶机—轴—桨振动特性研究

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【摘要】：随着船舶大型化的进程,船舶推进轴系不断地向着大型化方向发展,保证轴系强度,确保轴系能安全稳定持久地输出扭矩和传递推力。轴系的振动是引起轴系破坏的一个重要因素,船舶在航行过程中会受到风浪的作用,一方面引起船体变形,一方面引起船体摇荡。船体变形会传递给轴承,从而改变轴系的支撑状态,船体摇荡会附加给轴系额外的惯性力,两方面的变化都将影响到轴系的振动形态。 本文以航行中的船舶轴系为研究对象,介绍了轴系振动的基本理论原理,用有限元软件对行进中船舶分析了其摇荡响应、轴系固有频率和动态条件下轴系的谐响应。论文的主要内容及结论如下： (1)研究了船舶在风浪作用下的摇荡状态。仿真计算了船舶的横摇、纵摇、垂荡的响应幅值算子,根据波浪谱与船体响应之间的传递关系式S(ω)=(RAO)2Sw(ω)(其中S(ω)船体运动的响应谱,Sw(ω)波浪的P-M波浪谱)得到船体的响应值。 (2)给出了轴系在自由状态下的横振、纵振、扭振的固有频率理论计算公式,并分别仿真计算了轴系的横振、纵振、扭振的固有频率和振型,为谐响应分析提供频率参考。 (3)分析了船体的摇荡响应值,将其转化之后以正弦函数分别施加给轴系,仿真计算了轴系的谐响应分析,计算了螺旋桨脉动推力下的轴系谐响应。通过分析以便针对性的提出避振减振措施。通过谐响应分析可以得出在垂荡激励下横振的变形在谐振频率与其一阶横振固有频率相等时变形量最大,垂荡激励下扭振的变形在谐振频率与其一阶扭振固有频率相等时变形量最大,而垂荡激励对轴系纵振却不能产生明显影响。
【关键词】：轴系振动 船舶摇荡 Workbench 谐响应
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 横向振动研究现状11-12
• 1.2.2 纵向振动研究现状12-14
• 1.2.3 扭转振动研究现状14-17
• 1.2.4 船舶耐波性研究现状17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 耐波性理论及轴系振动相关理论19-33
• 2.1 船舶耐波性19-23
• 2.1.1 船舶耐波性评价方式19-21
• 2.1.2 耐波性评价标准21-22
• 2.1.3 波浪描述22-23
• 2.1.4 耐波性计算原理23
• 2.2 轴系振动23-28
• 2.2.1 轴系横振原理23-24
• 2.2.2 轴系纵振原理24
• 2.2.3 轴系扭振原理24-26
• 2.2.4 振动的方程式描述26-28
• 2.3 软件介绍28-32
• 2.3.1 有限元软件 Workbench29-31
• 2.3.2 流体动力学软件 AQWA31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 船舶摇荡仿真33-48
• 3.1 船舶坐标系33-34
• 3.2 船舶受力34
• 3.3 耐波性数学模型34-35
• 3.4 船舶耐波性仿真35-47
• 3.4.1 船的水动力模型建立36-37
• 3.4.2 网格划分37-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 轴系振动分析48-83
• 4.1 轴系振动计算公式48-60
• 4.1.1 横振的理论计算式48-54
• 4.1.2 纵振的理论计算式54-57
• 4.1.3 扭振的理论计算式57-60
• 4.2 计算模型的处理60-64
• 4.3 轴系固有频率64-72
• 4.3.1 轴系横振固有频率65-67
• 4.3.2 轴系纵振固有频率67-69
• 4.3.3 轴系扭振固有频率69-72
• 4.4 轴系振动谐响应分析72-82
• 4.4.1 垂荡激励下横振的谐响应分析73-76
• 4.4.2 垂荡激励下纵振的谐响应分析76-78
• 4.4.3 垂荡激励下扭振的谐响应分析78-80
• 4.4.4 螺旋桨激励下的谐响应分析80-82
• 4.5 本章小结82-83
• 第5章 总结与展望83-85
• 5.1 总结83
• 5.2 展望83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-88

【参考文献】

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本文编号：962967