流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的"湿模态"。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

基于BEM的通海阀流噪声与流激振动噪声数值模拟对比研究

通海阀在船舶海水系统中应用广泛,高压差条件下通海阀振动噪声问题突出。在大压差工况下,对某船海水系统通海阀内部流动进行分析。考虑海水对管道振动的影响,计算通海阀的结构"湿模态"。基于流场和模态数值计算结果,采用声学边界元法对该通海阀流噪声和流激振动噪声分别进行数值计算。将流激振动辐射噪声数值计算结果与流噪声数值计算结果对比,结果表明通海阀结构振动产生的辐射噪声较流噪声小100 d B以上,即流激振动噪声完全湮没在流噪声中,对该系统通海阀噪声进行治理时应该优先考虑流噪声。     

基于Fluent的输液管路压力波动仿真

流体压力波动是管道系统产生异常振动与噪声的主要根源之一。为了研究输液管道不同工况下的压力波动特性,利用计算流体动力学软件Fluent,对其内部流场进行三维非定常数值模拟,并分析在不同转速和背压工况下管路不同位置的压力波动特性。通过数值分析发现:管内流体的压力波动主要是由泵的周期性吸排作用引起,而且随着输液泵转速的增加而增加;管道不同位置的压力波动大小不同,在弯管密集处压力波动相对较大。最后利用实验验证了仿真模型的有效性。本文对于管路设计和振动治理有一定指导作用。     

舰船载流管道的动态分析

对载流管道在外部激振力和流体激励下的动态响应进行了计算。比较了在不同激振力频率和不同管内流速情况下的管道动态响应。根据舰船管道的实际情况，在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响。计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应。     

基于Lighthill声类比的流激噪声三维计算及验证

随着舰艇管路系统中阀门、泵及弯管等部件流激噪声问题的日益突出,水动力流激噪声数值计算方法逐渐受到关注。针对阀门的流动诱导噪声问题,文章结合大涡模拟和Lighthill声类比理论,建立了流激噪声混合计算方法并对类阀空腔模型进行了数值模拟和验证。首先,流场采用大涡模拟计算了低马赫数下三维类阀空腔模型的非定常流动。然后,将流场计算结果导入ACTRAN,通过ACTRAN中基于有限元/无限元的Lighthill声类比理论对流噪声进行求解。最终将流激噪声计算结果与声学试验进行了对比分析。对比结果表明,该流激噪声混合计算方法可行且计算结果可靠,可应用于水动力噪声的研究。     

管路弯头流致振动的影响因素分析

[目的]弯头是管路系统的重要构件,在管路运行时弯头因受到流体激励而产生振动,是管路系统总体振动的主要因素之一。为了更好地理解管路弯头流致振动产生的机理,[方法]通过有限元数值计算和实验相结合的方法,针对弯头直径、曲率半径和弯曲角度等参数,开展弯头在湍流作用下的流致振动研究,以得到不同曲率半径、弯曲角度的弯头在不同管内流速下对流体脉动压强、结构振动响应的影响规律。[结果]结果表明:曲率半径和流速对弯头结构振动响应的影响明显,因此在管路系统声学设计中应高度重视。[结论]研究结果可为管路系统声学设计时的弯头结构布置提供参考和依据。     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。     

充液管道轴对称波的传播与衰减分析

在很多工程状况下,特别是船舶和海洋工程领域,管道的振动、噪声和疲劳失效是极其严重的问题。文章对充液管道的轴对称波的传播与衰减进行了解析研究。首先推导了周向模态n=0的管道轴对称振动方程,然后分别得到s=1流体波和s=2壳体波的波数表达式。接着,对波数以及管道和流体的阻抗进行了数值计算和讨论。结果发现,在这种模态下,波的传播与衰减随频率变化(频散特性),与壳体厚径比和流体密度密切相关。事实证明,这种耦合振动分析方法是简洁有效的。     

螺杆泵异常振动噪声的分析与处理

根据工业现场中出现的螺杆泵异常振动和噪声现象,在分析了系统结构和原理的基础上,对螺杆泵吸油管路的流阻特性进行了计算;并通过汽蚀余量分析了螺杆泵发生汽蚀的可能性.根据计算得到的各种数据,综合分析螺杆泵发生该异常工况的几种因素,确定了发生异常振动噪声的原因,并对每种可能造成螺杆泵系统异常振动和噪声的因素进行了排除和确认;通过现场施工消除了螺杆泵异常工况.     

海洋平台生活区通风管路系统噪声预报

针对海洋平台通风管路系统噪声进行研究,基于数值方法对通风系统管路流激噪声进行了计算,并与管路风机传递噪声的影响进行了对比,给出了通风管路系统噪声特性规律。采用CFD方法建立通风管路系统流体动力分析模型,得到风管湍流脉动压力；在此基础上,建立通风系统管路及典型平台房间噪声预报的统计能量分析模型,开展了特征参数对通风系统管路激流噪声的影响分析,并对风机传递噪声进行了研究。结果表明,风管流量与风管流激噪声直接相关,风机传递噪声对风机附近舱室有较大影响,距风机较远处管路噪声仍以流激噪声为主。     

The development of studying flexible pipe bend reinforced by Kevlar fibers

The flexible pipe bend can not only reduce the structural vibration and fluid noise in pipeline, but also realize the flexible connection of a horizontal line and a vertical line and compensate the displacement of three dimensions produced by the shock or vibration of pipeline in the special situations. Up to now, little attention has been paid to study the flexible pipe bend applied in the pipeline of medium or high pressure, because no appropriate framework materials can be used to reinforce it which must endure the burst pressure higher than 10 MPa. The investigation shows that it is possible to produce the flexible pipe bend of medium or high pressure if such fibers with high performance as Kevlar fibers are used to be its reinforced materials. However, its structural designing theory, manufacturing technology and measuring techniques aren‘t yet perfect and systematic, which leads to the instability of the performance of products. Furthermore, few references about its research can be seen. Therefore, it is necessary to systematically and thoroughly develop the structural designing theory, manufacture technology and measuring techniques of flexible pipe bend.     

基于FEM/BEM的船用水泵流动诱发振动噪声计算分析

离心水泵是舰船上面重要的流体机械,广泛应用于船舶冷却系统、舱底压载系统、循环水系统及消防系统。同时离心泵也是舰船管路噪声源之一,影响着船舶运行环境舒适性与舰船的安全隐蔽性。本文利用fluent软件计算流场非定常过程中叶轮所受时域脉动压力,并提出优化方案。将其作为激励源加载到水泵电机有限元模型上,采用隐式有限元法计算泵组表面振动速度与机脚处加速度,估算泵组振动烈度。将有限元振动速度导入Virtual.Lab软件,采用声学边界元计算泵组的空气噪声辐射。计算结果表明,泵组出水口处与机脚处振动噪声较大,应采用相关的减振降噪技术。     

敷设阻尼及阻抗失配连接下管母线振动特性分析

随着潜艇设备用电需求的提升,电力电缆的大量使用为艇内空间布置和施工带来了极大的不便。母线槽有其载流量大、重量轻、安装方便等优势特点,若能将母线槽应用于艇内馈电则可解决以上问题。但潜艇有着异于上述工程结构的工作环境,应用设计时需对其振动噪声进行控制。文章结合管型母线槽与管路的结构相似性,从敷设自由阻尼层、增加连接部位界面阻抗失配度的角度对管母线进行了结构动力性能设计;分析了敷设阻尼、粘弹夹层软连接对振动能量的吸收、阻隔效果;完成了某典型软连接形式下的振动响应计算,结果表明该抑振设计工况可使管母线的中跨段加速度总振级降低25 dB;探究了内外侧绝缘阻尼层在不同模量、损耗因子及厚度情况下对管母线振动性能的影响,为母线槽振动噪声控制提供了设计支撑。     

汽轮发电机组油管路减振降噪试验研究

为实现油压和油量的合理一,在发电用汽轮机油管路中设置了节流孔板.讨论在原油管路中节流孔板处产生较大的振动和噪声.通过分析,将油管路中的主油泵主注油器进出口管路上节流孔板加以发行,将原孔板改变为节流喷嘴的结构型式.试验证明,注油器和主油泵出口出以及节流喷嘴出口处的振动和噪声大大降低,达到减振降噪的效果.     

基于流固耦合的线性充液卡箍管路振动研究

充液管路液压系统广泛应用于舰船、车床、制冷等大型运输系统上,由于管子的振动效果是充液流动情况所致,对其研究需要借助于流固耦合理论。本文针对线性充液管路,在有限元理论的基础上建立振动的流固耦合模型,研究对称布局限制下的管路振动模态及 Von Misses 应力分布情况,重点分析充液管路长度对压力波动的影响。结果表明：卡箍设置处能够明显减弱振幅,越远离卡箍设置处振动效果越明显,共振情况随着振动频率的增加明显得到加强;应力最大点只要布局在管子内部。压力变化是液压作用的宏观表现,波动的曲线反应出充液过程是一个复杂的作用过程,尽量选择布置长度较短的充液管路。     

管路敷设橡胶层对圆柱壳结构振动与声辐射的影响

以内部设有管路的圆柱壳结构为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元算法,针对管路内、外敷设不同厚度橡胶层时,圆柱壳结构水下振动与声学特性进行数值计算,从圆柱壳结构振动位移和辐射噪声2个方面探讨管路内、外敷设橡胶层对圆柱壳结构水下振动与声辐射的影响.这对水下结构物的声学结构优化具有重要意义.结果表明:对于本算例,管路内、外敷设橡胶层对降低圆柱壳结构水下振动与辐射噪声具有良好效果,并且管路敷设橡胶层越厚,减振降噪效果越好.     

基于四端参数法的管路支架隔振性能研究

管路支架是管道与船体之间振动能量交互传递的通道,从隔振的角度可以把它看成是一种特殊的隔振器。利用四端参数法建立管路支架隔振系统的振动传递力学模型,推导管路支架的力和位移的传递率。在此基础上,分析管路支架的刚度、阻尼、管道弹性以及基础弹性等因素对力传递率和位移传递率的影响,并通过仿真计算验证了理论求解的相关结论。分析结果表明,管路支架的刚度是影响其隔振性能的主要因素,同时管道和基础的弹性也会产生一定的影响。     

大型挖泥船减振降噪措施与应用

通过对近十年来大型挖泥船的噪音数据进行搜集,并对已采用的新型减振降噪措施及其应用进行研究,文章提出挖泥船减振降噪设计应重点考虑总体布置、大型旋转设备选型及大型泥管的避震等综合措施与应用。经实船验证综合方案效果明显,为今后挖泥船设计建造提供了可借鉴的实际经验及依据。     

舰船纵倾均衡移水过程瞬态噪声控制试验研究

本文模拟建立了舰船纵倾均衡移水试验系统,对不同移水压力、电液球阀启闭时间、管路固定方式等条件下移水过程中的瞬态噪声进行研究.结果表明:纵倾移水过程的瞬态噪声值呈曲线波动状态,最大振动加速度级和最大空气噪声值均发生在电液球阀关闭过程中,随着移水压力的增加,最大噪声值逐渐增大;电液球阀快速关闭时,移水管路存在明显的水锤现象,延长电液球阀的关闭时间,可以有效抑止系统水锤的冲击,降低移水过程中最大瞬态噪声值;移水管路采用弹性支撑方式,可有效降低移水管路的振动噪声.