不同腔角和腔深的阶梯腔尾轴承有限元力学性能研究

建立水润滑动静压阶梯腔尾轴承的三维实体模型,并将建好的模型导入到AnsysWorkbench软件中进行有限元静力分析.主要研究不同腔角和腔深对船舶尾轴承力学性能的影响,结果表明:对比3种腔角的尾轴承应力、应变和位移情况发现,当腔角是20°时,尾轴承的力学性能最优;合适的腔角比例能有效的改善尾轴承的力学性能,当深浅腔的腔角比例是1:4时,此时力学性能最佳;尾轴承两腔的腔深差距不能过大,保持过渡平缓,当深腔腔深为1.6mm,浅腔腔深为1mm时,轴承的力学性能最优.     

材料和衬套厚度对水润滑阶梯腔尾轴承力学性能有限元分析

建立不同材料和不同衬套厚度的水润滑阶梯腔动静压尾轴承三维实体模型,并用Workbench软件进行有限元力学性能分析。结果表明:轴承材料和衬套厚度对尾轴承的力学性能有比较大的影响。当尾轴承的外圈材料是45#钢,衬套材料为硬橡胶时,轴承具有较好的柔性和最优的力学性能;在设计尾轴承结构时,橡胶层厚度选为20 mm,则不仅具有较好的力学性能,而且还能够节省成本。     

材料和衬套厚度对水润滑阶梯腔尾轴承力学性能有限元分析

建立不同材料和不同衬套厚度的水润滑阶梯腔动静压尾轴承三维实体模型,并用Workbench软件进行有限元力学性能分析.结果表明:轴承材料和衬套厚度对尾轴承的力学性能有比较大的影响.当尾轴承的外圈材料是45#钢,衬套材料为硬橡胶时,轴承具有较好的柔性和最优的力学性能;在设计尾轴承结构时,橡胶层厚度选为20 mm,则不仅具有较好的力学性能,而且还能够节省成本.     

型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析

型腔尺寸的大小和腔数对水润滑橡胶尾轴承的力学性能有重要影响,并且直接影响轴承的承载能力和运转精度。本文基于有限元法,研究了不同型腔数目、型腔全角和型腔长度对尾轴承的力学性能影响。结果表明:在5种不同腔数尾轴承的研究对比中发现,4腔尾轴承的力学性能最优。研究型腔全角和长度因素影响时,发现全角55°长度500 mm的型腔结构性能更好。     

基于有限元法不同型腔结构艉轴承的力学性能分析

型腔结构能改善艉轴承的承载能力和工作环境,并且影响艉轴承的力学性能。利用有限元法,研究了三种不同型腔结构以及不同腔深的长方形腔艉轴承的静力学性能。结果表明:长方形腔的力学性能最优;浅腔相对于深腔性能更好。     

型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析

型腔尺寸的大小和腔数对水润滑橡胶尾轴承的力学性能有重要影响，并且直接影响轴承的承载能力和运转精度。本文基于有限元法，研究了不同型腔数目、型腔全角和型腔长度对尾轴承的力学性能影响。结果表明：在5种不同腔数尾轴承的研究对比中发现，4腔尾轴承的力学性能最优。研究型腔全角和长度因素影响时，发现全角55°长度500 mm的型腔结构性能更好。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

摘 要：为了解决瞬态振动实验成本高,周期长的问题,采用正交试验法,基于ANSYS模态和瞬态分析,提出了一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后分析了这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明：艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为,螺旋角＞腔数＞腔长＞深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽和腔体周向封油面边缘处。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

为了解决瞬态振动试验成本高、周期长的问题,采用正交试验法,基于Ansys模态和瞬态分析,提出一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后,分析这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明:艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为螺旋角腔数腔长深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽与腔体周向封油面边缘处。     

三维陷落腔脉动压力分布特性实验研究

文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究.在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105.实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内脉动压力周向、垂向的分布规律及腔口处剪切层自持振荡特性.实验结果表明:均匀流场中三维深型陷落腔内脉动压力分布较为复杂.在剪切层随边处的脉动压力最大,随边角点处脉动压力随相对高度的增加而陡降为0,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而略有增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值比气流场中二维陷落腔的St数略大.     

不同攻角时等高型陷落腔流激振荡特性研究

针对均匀流场中三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题开展了系列的实验研究。实验过程中分别考虑了来流攻角为0°和15°时、雷诺数变化范围(Re=2.06.105～1.16.106)时三维等高型陷落腔的流激振荡特性。实验中分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,在分析腔体内稳态压力和脉动压力的周向、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性的基础上,研究了攻角对流体压力分布和剪切层振荡频率特性的影响。实验结果表明:均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时来流攻角的增加使腔口导边、随边和腔体内稳态压力明显地减小,顶流点处的稳态压力随相对高度增加先减小后增大。攻角的增加使剪切层振荡频率减小,但并未影响剪切层振频无量纲St数随流速的变化规律。     

A method based on potential theory for calculating air cavity formation of an air cavity resistance reduction ship

This research is intended to provide academic reference and design guidance for further studies to determine the most effective means to reduce a ship’s resistance through an air-cavity. On the basis of potential theory and on the assumption of an ideal and irrotational fluid, this paper drives a method for calculating air cavity formation using slender ship theory then points out the parameters directly related to the formation of air cavities and their interrelationships. Simulations showed that the formation of an air cavity is affected by cavitation number, velocity, groove geometry and groove size. When the ship’s velocity and groove structure are given, the cavitation number must be within range to form a steady air cavity. The interface between air and water forms a wave shape and could be adjusted by an air injection system.     

一种密闭腔体的加热设计与分析

一些光学系统使用了大口径塑料材料的透镜.为了保证低温下其光学指标稳定,需要对该类透镜的工作环境进行加热.本文根据传热原理设计了一种密闭腔体,该密闭腔体内部具有加热元件及温度控制元件.本文根据加热需求,对该腔体进行结构设计,同时根据传热原理建立了该密闭腔体加热的数学模型,基于设计出的密闭腔体进行了加热试验,并对试验结果进行分析.试验结果表明,建立的加热数学模型能较好反映出该腔体的加热过程,设计的密闭腔体能实现所需的加热功能,可满足塑料透镜的工作环境要求.     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素.为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响.对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大.计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽.     

一种密闭腔体的加热设计与分析

一些光学系统使用了大口径塑料材料的透镜。为了保证低温下其光学指标稳定,需要对该类透镜的工作环境进行加热。本文根据传热原理设计了一种密闭腔体,该密闭腔体内部具有加热元件及温度控制元件。本文根据加热需求,对该腔体进行结构设计,同时根据传热原理建立了该密闭腔体加热的数学模型,基于设计出的密闭腔体进行了加热试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明,建立的加热数学模型能较好反映出该腔体的加热过程,设计的密闭腔体能实现所需的加热功能,可满足塑料透镜的工作环境要求。     

空泡附加质量建模的改进

基于通过实验检验过的圆盘表面速度分布估算公式,对圆盘空泡附加质量的数学模型进行了改进,给出了更精确的空化圆盘附加质量计算公式,分析了原线性速度分布假设下的计算公式的准确性,建立了带两个空泡的航行体附加质量计算模型。改进的模型不仅反映了带空泡航行体的附加质量变化规律,而且因为模型是建立在实验数据基础上,所以可靠性更高。     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素。为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响。对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大。计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽。     

孔穴流激噪声的计算与验证研究

流激噪声的预报问题是流体动力声学领域的重点和难点.在气动声学领域,人们对此问题进行了很多探索,而在水声学领域,该问题尚缺乏深入的研究,文章的目的在于初步建立适用于水中流激噪声预报的数值方法.通过大涡模拟(LES)方法和FW-H声学类比方法,计算了两类孔穴的流激噪声问题.分析了声压谱级,壁面压力功率谱、涡量分布等,并利用试验结果对数值预报进行了验证.研究表明,计算结果量级可靠,符合声学一般规律.     

耙腔流场分析与结构优化

针对耙吸挖泥船的耙头在挖掘黏土时，其内部流场情况不明晰的问题，本文对耙腔内部流场进行了仿真计算、分析及优化。采用计算流体动力学(CFD)值模拟计算技术，分析新老耙头的总压差、静压差及截面流速的变化情况。得出设置反弧形导流板后，腔体内部漩涡区域减少，能量损失降低，清水流动性能提高。结果表明：新耙头内部设置流线型腔体，可使流动平顺，输送阻力降低，截面流速趋于合理。其各项性能均优于老耙头。     

空泡尾部流场特性数值模拟研究

使用商用软件FLUENT6.0,对不同的空泡形态下空泡尾部的阻力特性进行了数值模拟研究.研究表明,随着通气率的增大和空泡形态的增长,运动体尾部阻力系数逐渐减小,并且在减小至谷底后又开始回升.尾部压差阻力系数大于粘滞阻力系数,二者均随着通气率的增加而减小.并且压差阻力系数在达到最小值后开始逐渐增大,因而使得总尾部阻力系数在减小至谷底后开始回升.运动体尾部沾湿长度随着通气率的增大而减小,尾部阻力系数则随着尾部沾湿长度的增大而增大.