低噪声迷宫式控制阀设计原理及数值分析

在舰船水管路系统中,采用控制阀进行管路系统阻力匹配设计并实现低噪声配置。控制阀在水力激励下形成振动噪声并通过管路传递形成船外辐射噪声。为降低管路系统振动及船外辐射噪声,有必要进行低噪声控制阀的设计研制。该文提出了控制阀水力及声学设计方法,采用流体动力学数值方法进行了低噪声控制阀原理分析,验证了分流、多级和迷宫拐角式低噪声设计原理。基于低噪声设计原理设计了包含上层穿孔、中层多迷宫流道和下层少迷宫流道三部分重叠形成的阀套流通结构的分层迷宫式控制阀。阀内流场分析结果显示:阀套出流不均匀形成高速低压区域,易发生空化增大噪声;阀套腔体和阀套沿出流方向出口处形成大尺度漩涡结构,为主要噪声源区域。     

低振动噪声船用离心泵的水力设计

随着现代船舶对运行环境舒适性要求的提高,船用泵设备的振动噪声控制已显得越来越重要.泵内水流脉动是船用离心泵的最主要振动噪声源,故降低泵内流动脉动是低噪声泵设计的关键之一.该文基于CFD性能预报的叶片泵现代设计方法,对某型船用立式离心泵进行了低振动、低噪声的改型设计.改型设计方案采取了一系列有利于降低泵内流动脉动措施,包括应用双流道蜗壳、增加泵叶梢与蜗舌的间隙、适当增加叶片数、叶片侧斜等.改型设计方案的CFD性能预报结果表明,泵内流动的不稳定性得到了明显改善.进一步的实泵试验台架对比试验结果表明,改型泵的水力性能优于原泵,而一阶叶频流噪声较原泵有大幅降低,获得了6dB以上的改善.     

高压差流量调节阀流道低噪声优化设计

针对船舶海水系统流量调节阀节流噪声突出的问题,采用计算流体力学的方法对流量调节阀在大压差工况下的内部流场分布进行仿真计算。基于原调节阀内流道流场计算结果,对调节阀流噪声产生的机理和原因进行分析。根据流量调节阀噪声产生原因,结合阀门低噪声设计的基本理论,对流量调节阀的内流道进行优化设计。对优化流道的流场计算结果表明,优化后的流量调节阀最高流速有效降低,阀后低压区面积减小,分割流道设计使阀芯内漩涡消除,阀后漩涡强度减弱,从根本上降低阀门流噪声,为流量调节阀的低噪声优化设计提供指导性建议。     

低噪声机械传动装置多目标优化设计方法

机械传动装置的振动噪声与许多因素有关,传统研究方法很难进行振动噪声优化设计。本文采用多目标优化设计方法开展考虑间隙与摩擦的机械传动装置的低噪声稳健性设计,基于正交试验设计与响应面法获得6个目标的响应曲面,结合NSGA-Ⅱ算法对响应面模型进行优化,极大提高了运算速度。最后得出了优化点并进行了结果验证。     

管路低噪声排水装置设计及试验研究

管路噪声是舰艇低频噪声的重要来源之一,严重影响舰艇的声隐身性能。针对舰艇中典型的离心泵组,设计蓄能器和亥姆赫兹消声器相结合的低噪声排水装置。通过AMESim软件建立仿真模型,并搭建实验平台进行验证。仿真和实验结果均表明,低噪声排水装置可以有效衰减离心泵出口管道中的压力脉动,从而降低流体噪声和管路振动。     

基于MASTA的齿轮低噪声设计方法研究

分析齿轮装置减振降噪的措施以及齿轮设计参数对其振动噪声的影响。基于MASTA软件对某齿轮传动装置进行强度和传递误差分析计算。使用MASTA软件宏观参数优化模块对齿轮设计参数进行优化改进,优化后提高了齿轮装置的强度,减小了传递误差;在优化后的基础上,再运用MASTA微观修形模块进行修形设计,修形后传递误差进一步降低,并试验验证MASTA软件优化设计以及修形的可行性。MASTA软件为齿轮优化设计提供了有效方法,它可以作为良好的齿轮低噪声设计工具平台。     

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。     

舵空泡对船体压力脉动的数值分析

[目的]船舶航行时舵表面发生的空泡将使船体产生振动和噪声,为了研究舵空化效应引起的船体压力脉动及其影响,[方法]基于Star-CCM流体计算软件,对实船在某航速下在5°和10°舵角航行时产生的空泡进行预报,分析船体压力脉动产生的规律。[结果]分析结果表明,舵空化效应对船体压力脉动有直接影响;在5°,10°舵角工况下,舵空化对船体造成的压力脉动幅值远大于舵表面不存在空化时船体表面的压力脉动幅值,舵发生空化效应越剧烈,船体表面压力脉动的波动幅值就越大。[结论]研究结果论证了舵空化效应对船体的振动和噪声有着直接影响。     

二维低噪声风洞设计

湍流边界层脉动压力谱是水动力噪声预报的重要输入参数.为满足湍流边界层脉动压力测试需求,设计并建造了二维低噪声风洞.风洞设计从流体动力学和声学2方面考虑.流体动力学设计既需要满足流速要求,又需要降低试验段湍流度,提高流动稳定性;声学设计从洞壁隔声,洞体内部消声以及减振3个方面考虑,专门设计了声流式消声器、微穿孔消声器及消声弯头用于降低试验段噪声.二维低噪声风洞建成后有效进行了湍流边界层脉动压力测试.     

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。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

船用直角通道阀门的降噪优化设计研究

直角通道阀门作为船舶系统的重要组成部件,会产生大量的噪声.对两型直角通道阀门进行噪声仿真分析和阀门结构的优化设计,来实现降低阀门噪声的目标.经过对比研究,提出应用于系统低噪声环境中直角通道阀门结构设计的新思路,并结合具体加工工艺进行设计和可行性研究,证明该优化设计方案科学可靠,在降低阀门噪声方面具有显著的成效.     

可调动力吸振器降噪设计方法研究

可调动力吸振器的出现拓展了动力吸振器的应用范围,然而将其应用于降噪声学设计,目前研究得并不充分,这主要是由于声学实验和声学数值仿真的代价与难度所致。本文采用声学边界元法与结构动力优化方法,研究了四边简支板在不同设计准则下采用可调动力吸振器进行降噪声学设计的效果,为可调谐动力吸振器的降噪应用提供指导。数值计算结果表明,将调谐、解调作为声学设计策略各有优缺点。调谐策略的优点是能将动力吸振器作用区域附近的振动降为最低,但并不能保证噪声指标减少最多。解调策略的优点是能将全局声学指标降到最低,但在实际应用中噪声信号的采集和反馈控制代价过高。本文建议采用振动水平极小化策略来代替解调和调谐策略进行声学优化设计。数值计算结果与文献实验结果的对比验证了本文策略的有效性。同时本文研究了动力吸振器参数对主振系统整体和局部模态的影响。     

承压阀内部结构的改进

针对某液压系统的承压阀在实际应用过程中出现的调压不稳定以及振动较大的问题,进行了理论分析,提出了改进措施,并对改进前、后承压阀的内部流场进行了CFD仿真。仿真结果表明,改进后承压阀的调压特性有明显改善;通过台架试验对比了改进前、后承压阀阀体的振动情况。台架试验表明,改进后承压阀的振动明显降低。     

一种低振动低噪声新型舰用离心通风机

针对现役舰用离心通风机振动大噪声大的问题,本文提出了一种新型离心通风机结构,设计实现了新型通风机的叶片、蜗壳和电机等通风机关键部件,经过性能测试和近140余台的实船应用表明该型离心通风机比普通离心通风机振动低2个数量级、噪声平均地6分贝、体积平均减小30%、重量平均减轻30%、功耗平均降低20%,可显著降低离心通风机的振动、噪声并提高舰船通风效果。     

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.     

刚性阻振质量阻隔振动波传递特性数值研究

基于阻抗失配原理,从波动角度分析了刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,并利用有限元法数值研究了重量及截面形状参数对刚性阻振质量隔振性能的影响。结果表明:刚性阻振质量能有效隔离中高频振动波的传递,且其重量越大,隔振效果越好,而对低频振动波则几乎不起隔离作用;对于矩形截面的刚性阻振质量,适当增大其截面高度同时减小截面宽度,可有效提高刚性阻振质量的隔振降噪效果,这对刚性阻振质量在船体结构减振降噪中的应用具有一定的参考意义。     

飞机环控系统蝶形阀气动噪声特性及影响因素

为研究飞机环控系统管路蝶形阀气动噪声特性及影响因素,采用CFD软件与专业声学分析软件进行联合仿真,对气体流经阀门时的流场进行瞬态分析,将所得流场数据导入专业声学软件LMS Virtual.Lab,生成气动噪声声源,并建立气动噪声模型。分析结果表明:气体流过蝶形阀后产生较强烈的涡流扰动,导致管路和阀门壁面产生脉动压力,从而辐射气动噪声;蝶形阀气动噪声声压级频谱较宽,无明显主频率;阀门开度和气体流速会显著影响气动噪声声压级,在系统设计中应避免阀门长时间在低开度下工作。     

几种典型船用风量调节阀的特性分析及研究

船用风量调节阀是空调系统空气管路不可或缺的一部分,本文通过数值模拟方法分析现有的3种典型的船用风量调节阀的流量特性和阻力特性,利用风量调节阀的试验台架进行其性能验证,并分析阀门的再生噪声特性.数值模拟、性能试验以及噪声特性的分析结果可以为船用空调系统设计选型风量调节阀提供一定的参考依据.