考虑流固耦合的任意支撑和分支角度三通管阻抗计算方法

计算分析任意支撑和分支角度三通管轴向和横向声阻抗和机械阻抗,为管路系统噪声预报和声学优化提供支撑。首先建立直管段14方程流固耦合模型,利用拉氏变换并对方程进行推导,得到直管段14个参量频域解析解。然后结合分支点的平衡条件和边界条件,得到任意支撑和分支角度三通管的最终解,在此基础上,利用阻抗计算公式结合不同的参数解,求得三通管1个声阻抗和6个机械阻抗值。最后,通过试验验证计算方法正确性,同时对不同支撑和分支角度的三通管阻抗特性进行计算和分析。     

考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究

利用拉普拉斯变换,把时域14方程模型变换到频域,并化多元一阶常微分方程为一元高阶方程,对其求解,得到直管的频域解析解。然后把任一管段的初始坐标值和末端坐标值代入直管的频域解析解,得到单管的传递矩阵,结合分支点的平衡条件,便可以推导出任意N个分支管的传递矩阵。增加7(N+2)个分支管的边界条件,求解得出任意N分支管路的频域解。最后,进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果以及ANSYS仿真计算对结果进行验证,验证了文中方法的正确性;并例举了不同分支数目以及不同分支位置管路的仿真计算结果,同时对仿真结果进行了分析。     

流体管道流固耦合14方程频域传递矩阵法

考虑流体管道的体积力以及流体的横向惯量,忽略管道和流体之间的摩擦效应,导出流体管道流固耦合的14方程模型.利用拉氏变换,把时域方程变换到频域,对频域模型进行推导,方程化为12个一元四阶常微分和2个一元二阶常微分,变换后的方程可以直接进行求解,得到简单直管的频域解析解.把管道始末端的坐标代入解析解,可得到管道始末端的关系,结合结点平衡条件,推导出多管段的频域传递矩阵法.对算例进行仿真计算和分析,并用实验结果来验证计算结果,验证模型和方法的正确性.     

加压声学覆盖层声学性能测试—声阻抗方法

文章建立了一种基于声阻抗传递矩阵方法的加压声学覆盖层声学性能测试方法.测量得到的声阻抗矩阵用于计算声学覆盖层吸声系数与隔声量.对声阻抗测试装置包括声管、声源、背衬和水听器布置等进行了详细介绍.通过测量均匀材料样品声阻抗对测试装置进行了验证,通过测试声学覆盖层样品计算吸声系数与隔声量,并与理论计算结果进行对比,对声阻抗方法进行了试验验证.     

时间步长对低质量比圆柱涡激振动数值结果的影响

从圆柱涡激振动数值模拟结果的精度及可信度的角度出发,应用弱耦合算法分析时间步长选取对弹簧支撑低质量比圆柱涡激振动响应结果的影响.计算选取自激振动幅值分支的三个代表性流速,比较不同时间步长下响应结果.比较分析表明:在幅值响应的初始分支和下端分支段,存在最优的时间步长,使得计算效率最高,最接近实验现象;而在幅值响应的上端分支,数值结果要低于实验值,且相位角对求解时间步长非常敏感.     

基于结构增抗技术的高腹板环肋双层圆柱壳声振设计研究

针对水下航行体降低线谱的要求,基于结构增抗技术进行环肋双层圆柱壳结构设计.从提高舱段结构针对线谱频率的机械阻抗入手,引入圆柱壳的圆截面内运动假设,运用Donnell壳体理论推导了有限长环肋圆柱壳振动声辐射的径向模态总阻抗;分析了环肋径向模态机械阻抗的变化规律,提出了一种高腹板环肋双层壳结构;并对该新型结构进行了声振特性分析,与从强度角度出发的常规双层壳结构的声学性能进行了比较.结果表明,增大肋骨的径向机械阻抗可提高舱段总的模态机械阻抗;增加环肋的截面积和惯性矩可以增大环肋的径向机械阻抗;高腹板环肋双层壳具有提高舱段整体的模态机械阻抗,能显著降低低频噪声线谱的优点.     

加压声学覆盖层声学性能测试——声阻抗方法（英文）

文章建立了一种基于声阻抗传递矩阵方法的加压声学覆盖层声学性能测试方法。测量得到的声阻抗矩阵用于计算声学覆盖层吸声系数与隔声量。对声阻抗测试装置包括声管、声源、背衬和水听器布置等进行了详细介绍。通过测量均匀材料样品声阻抗对测试装置进行了验证,通过测试声学覆盖层样品计算吸声系数与隔声量,并与理论计算结果进行对比,对声阻抗方法进行了试验验证。     

充液柔性接管轴向耦合阻抗理论研究

本文基于管内平面波假设,考虑泊松耦合,从基本方程出发,推导充液柔性接管的声阻抗、机械阻抗和机械-声、声-机械耦合阻抗的解析表达式,通过算例对轴向阻抗结果以及耦合与非耦合的阻抗结果进行对比,研究几何参数对轴向阻抗结果的影响,比较钢管和橡胶管的轴向阻抗值.所给出的计算公式拓展和完善了现有柔性接管阻抗的理论研究工作,可以为耦合阻抗试验测试提供理论依据.研究结果对于柔性接管动态特性的综合研究、提高管路系统声学设计水平具有重要的意义.     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。     

LNG管道冷应力数值模拟

在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160~+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析。文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从不同支管管径和不同预冷速度2个角度,研究支管管径、进口流速对三通管内压力场、以及应力对管壁总变形的影响。结果表明,三通管道预冷过程中产生的位移即总变形较大区域集中在主管与支管交汇的中心,即约主管高的1/2处,其中支管管径与支管流速变化时,其最大值也会相应增大或者减小。     

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。     

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。     

考虑系统需求的通海阀箱结构声学优化

考虑管路系统功能需求,改变阀箱内部结构以及外形尺寸,建立7个方案的阀箱计算分析模型。通过利用数值计算方法,对阀箱出口处3个监测点的声压级进行计算。在此基础上,对各监测点计算结果进行对比分析,进而得到通海阀箱结构的声学最优模型。     

造船企业压缩空气管网水力计算分析

对某大型造船公司的压缩空气管网进行合理简化,得出可以用于管网水力计算的拓扑图,在此基础上建立各管段的压降方程、节点流量方程和环路能量方程等基本数学方程,最后选择几种基本的调度方案进行模拟计算,并分析和提出降低电能消耗可以采取的措施。     

锥管中流动工作介质的声传递特性研究

锥管是船舶管路系统中的典型管件,对其声传递特性的研究是管路系统声学设计和分析的组成内容之一。文章考虑锥管截面积沿长度变化对平均流速的影响,推导了锥管的声传递矩阵;以无反射终端为条件,获得管路元件传递损失的理论公式。通过算例说明了流动马赫数和锥角大小对锥管声传递特性的影响。     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

海水管路破损原因分析及防治措施

紫铜管广泛应用于船舶供水海水管路中。通过Ansys流场仿真分析和金相分析,对船舶供水管路弯管处破损原因进行研究。结果表明,在一定范围内启闭阀门时间对弯管处应力和应变影响不大,弯管处存在流速过大现象,存在明显的冲刷腐蚀;通过改进铜管制造工艺、建立管线运行制度控制管路压力冲击、增大管路通径和弯曲半径减小管路冲刷腐蚀都能有效的抑制管路破损。     

翼板扰流器的参数对海底管线水动力特性的影响

利用计算流体力学数值模拟方法,结合RNG k-ε湍流模型,对安装翼板扰流器的海底管线绕流进行了二维数值模拟。以不同布置形式的翼板扰流器为研究对象,通过改变间隙比和翼板高度,探讨其对海底管线绕流水动力特性的影响。计算结果表明：间隙比为0．3时,翼板扰流器抑制的效果更好,受力情况良好,且A60型翼板管线效果最佳;间隙比相同时升力系数和阻力系数随着翼板高度的增加而增大。建议实际工程中,应尽量避免翼板管线的悬空高度,同时可在管线的不同展向安装不同角度的翼板扰流器,以破坏涡旋发放的规律性。