内波的相似律及其实验室量化模拟关系

弄清内波的相似律和实验室量化模拟关系,是内波缩比模拟试验研究实用化、解决实际海洋中内波相关科学问题和工程问题的前提.本研究从流动的力学相似条件出发,梳理了内波的相似原理,采用内波预报模型分析了分层结构和分层密度差对内波特征的影响,阐明了分层结构相似是内波相似的必要条件,还分析了内波和表面波相似律的制约关系.实验室中分层密度差一般远大于实际海洋跃层的密度差,内波和表面波相似律不能同时满足,缩比实验模拟结果须根据内波和表面波的特征分别按各自的相似准则换算.     

船舶推进轴系动力学缩比模型设计

本文以某型水面双体船及其推进轴系为原型,计入船体结构的支撑动力学影响,依据动力学参数的缩比换算关系,设计了一种验证轴系回旋振动控制技术的陆上缩比轴系试验模型,并通过对实船推进轴系和缩比轴系模型的动力学仿真分析和对比,验证了所设计缩比轴系的动力学适用性,为轴系回旋振动控制方法的验证提供了有效试验对象.     

船舶主汽轮机汽缸刚度分析

船舶设备的振动特性和破坏程度直接影响到船舶的安全,而主汽轮机汽缸的刚度和模态直接影响船舶的振动特性。文章利用相似理论对实际模型进行缩尺比,用AutoCAD软件去设计缩比模型的工装件样式,然后用Hypermesh软件建立缩比模型以及工装件的有限元模型,最后用Abaqus软件对汽缸模型和工装件两部分进行强度校核。将缩尺比模型转换到实际的模型中的模态和静刚度研究,进而确定动刚度,有助于更好地了解舰船主汽轮机的刚度和振动特性,并提高舰船的可靠性和安全性。     

浮筏隔振系统功率流的矢量四端参数方法

针对多输入多输出的复杂浮筏隔振系统,建立了多方向耦合振动传递的矢量四端网络参数模型.给出了浮筏各个子结构的矢量四端网络参数矩阵,为浮筏隔振系统各个层面的振动传递和噪声预报提供了工程估算方法.通过具体算例,数值分析了浮筏各子系统结构参数变化对基座输入功率的影响.使用该方法可以方便地得到浮筏隔振系统各个层面的振动和噪声功率特征参量,并可推广到结构更加复杂的振动系统的计算分析.     

基于混和法的齿轮箱基座动力学特性全频域计算

统计能量法(SEA)在航空航天和船舶领域进行动力学环境预报方面有着广泛应用,适用于大型、复杂结构与高频率激励环境.但该方法在计算中低频振动噪声时,由于众多子系统动力特性差异,动力响应计算将产生很大误差,出现SEA失效问题.近年来出现的FE-SEA混合模型方法可有效解决这一问题,并能实现大型复杂结构的全频域一体化建模,在统一平台上进行低频、中频和高频计算及结果输出,简化建模和不同软件下模型转换,是非常适用于工程的一种方法.本研究探索采用具有上述功能的VA One软件进行舰艇基座全频域混和法动力学预报,这是国内外的首次探索,具有重要学术与工程价值.     

加肋圆柱壳振动相似性试验研究

本文试验研究了三个加肋圆柱壳模型的振动相似性。结果表明，模型的无量纲频率ωl/√E/ρ和归一化振动加速度l^3ρa/F相似。模型设计和试验时。缩比因子λ1、谱级倍频程数K和频率移动的带数N应满足关系2^N／K＝λ1。     

潜艇推进轴系纵向振动模型与解析研究

[目的]为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,[方法]将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析(WPA)法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。[结果]将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。[结论]研究成果具有一定的工程应用价值。     

相似理论在水下爆炸冲击波载荷中的应用

以相似理论为基础,采用数值仿真试验的方法,探讨舰船结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应相似性问题。以某型舰原型作为基准模型,根据实际工程需要对舰船进行缩比仿真试验。原型有限元模型与缩比试验有限元模型数值结果表明:通过试验模型可以准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波时的动响应特性,将几何相似律应用到水下爆炸冲击波载荷相似性研究中是可行的。     

双层壳体缩比模型材料阻尼相似研究

声学相似性是水下目标缩比模型试验的基础。因为目标外部线型的尺度相似只能反映几何亮点回波特性,对于和材料紧密相关的弹性亮点回波特性不能完全模拟。为了有效地利用缩比模型模拟测试实际潜艇回波,在外部线型和厚度相似的基础上,研究材料的阻尼相似问题。本文以水中双层球壳和柱壳为理论模型,研究双层壳体模型和原型用同一种材料制作时材料损耗对相似性的影响及不同金属材料的阻尼对目标强度的影响。理论分析和数值计算表明:金属材料损耗因子对缩比模型的声学相似性影响很小。     

大尺度桅杆结构缩比试验中的相似关系

基于双缩尺比,将桅杆视为变截面梁,提出大尺度桅杆结构缩比试验中总体强度和振动的相似关系。应用PATRAN软件,对桅杆结构强度和振动进行数值仿真,通过桅杆原型和缩比模型的对比分析,验证相似关系的有效性。     

基于模型试验的实尺度立管涡激振动响应预报方法研究

为了研究立管涡激振动模型试验与实尺度立管涡激振动响应之间的相互关系问题,文章从模型试验的相似理论出发,基于涡激振动预报方法的理论分析;通过对模型试验中按照相似理论换算得到的流速进行调整的方法,改变模型立管的涡激振动响应,并逼近实尺度立管的涡激振动响应.结果表明:通过调整试验流速,提高试验的雷诺数,可以使立管模型的涡激振动响应模态数、无量纲振幅RMS(A/D)响应与实尺寸立管很好地符合.针对不同的缩尺比模型,给出了立管模型试验流速与其模拟的真实流速之间的对应关系式.     

加肋圆柱壳声学相似性试验

本文通过相似的有限长加肋圆柱壳模型在空气中受激振动和水中辐射声功率的相似性试验，验证了文献[1,2]采用有限元和边界元方法提出的弹性结构振动和水下声辐射的理论相似关系。从加速度传感器测量的振动加速度响应中得到的模型前10阶模态频率表示为无量纲频率ωl/E/ρ，它们与理论结果比较，不同模型同阶无量纲频率的最大相结偏差小于5％。测量的振动加速度以al^3ρ/F进行归一化处理，结果基本符合理论相似关系，对加速度进行多点平均或宽频带处理后，试验结果与理论结果更加符合，三个模型在测量频段内的归一化加速度级相差2dB左右。参照空气声学中的方法，在水池的半混响环境中测量模型的水下辐射声功率，为此围绕模型选择一个测量面，由测量面上的声压和水池的混响时间估算辐射声功率，并以ωl^2/F^2进行归一化处理，结果表明在高频段模型的归一化辐射声功率级相差1－2dB。模型设计和试验时，缩比因子λ、谱级倍频程数K和频率移动的频带数N应满足关系2^N/K=λ。     

大型邮轮开敞区域振动噪声研究综述

针对大型邮轮开敞区域的振动噪声展开研究,分析梳理在该区域典型休闲娱乐空间的主要功能、特点以及振动声源特性。简述适用于邮轮开敞区域结构振动的子模型预报方法,介绍风致振动在邮轮开敞区域的研究进展。分别从噪声频率、声场空间两个维度,分析离散法（FEM/BEM/IEM）、统计能量法（SEA）、几何声学/声线法各自的优势及不足,指出运用混合方法预报邮轮开敞区域噪声具有较好的适应性,可用于建立邮轮开敞区域噪声预报流程。通过对传统的邮轮开敞区域噪声评价与衡量方法的分析,提出基于声景舒适度评价方法的设计理念,其对大型邮轮开敞区域的振动噪声预报与控制具有借鉴作用。     

潜艇动力舱浮筏隔振参数对振动与声辐射的影响

降低动力机械引起的潜艇壳体振动以及水下声辐射一直是工程上的一个重要问题。本文利用ANSYS有限元软件，建立了潜艇动力舱的水下声振耦合模型。通过数值计算，分析了主动力浮筏隔振系统中的参数变化，如上下隔振器的刚度、筏体的质量比和刚度改变对动力舱内振动传递率以及水下辐射噪声的影响。本文建立的计算模型可进一步推广应用于因机械设备引起的整个潜艇水下耦合声振预报。     

舰船加筋复合材料层合板的导纳分析

应用有限元法对加筋复合材料层合板结构进行固有振动特性和导纳特性分析。基于一阶剪切理论的复合材料层合板理论，采用4节点Mindlin壳单元进行结构离散，通过动力学原理建立结构动力学有限元方程，并编制出相应的计算机程序。针对双向加筋复合材料结构进行分析，讨论不同结构模态阻尼系数、不同激励位置、不同边界条件和加筋的疏密程度对结构原点导纳及跨点导纳的影响。依据计算结果，可以进一步研究舰船复杂结构振动能量的传递和隔振效果，为追求最佳振动和声学设计提供分析方法。     

子结构方法在圆柱壳体振动特性分析中的应用研究

针对大型复杂结构振动特性的预测问题,发展了一种子结构方法,并应用于圆柱壳模型的振动特性研究。圆柱壳模型长4.2m,直径0.4m,由5部分组成,并且在第4和第5部分内有一个轴系结构。用子结构方法研究其振动特性时,模型被分为3个子结构,子结构间通过螺栓进行连接。因此,首先介绍了子结构方法及连接处理方式的理论基础,然后通过实验验证了发展方法的正确性,并着重分析了子结构模态综合阶数和连接处理方式对整体结构预测结果的影响规律,最后对比分析了子结构方法与传统有限元法对计算量和内存量的要求。结果表明：发展的子结构方法具有较高的精度,可应用于求解船舶等大型复杂结构的振动特性。     

轴系偏斜因素对于横向振动特性的影响研究

研究由偏角不对中因素引起的舰船推进轴系匀速运动过程横向振动响应问题。考虑以轴系偏角不对中和转轴偏心因素为基础,建立偏角不对中推进轴系的横向振动动力学模型,并利用数值算法求解方程,分析轴系振动响应形式以及不对中偏角量、转轴质量比和主动轴无量纲转速对匀速运动过程偏角不对中轴系横向振动特性的影响。结果表明:偏角不对中的存在使轴系产生复杂的动力学行为。研究工作为从角度降低轴系振动角度改善舰船的声学品质提供理论依据。     

弹塑性结构水下爆炸相似律研究

为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象,设计若干数值算例,结果表明缩比模型与原型结构之间的能量、运动响应和应力响应吻合较好,说明满足该相似率的缩比模型能够准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性,验证了该相似律的实用性。     

短波天线近场场强的模型预测

本文根据电磁场的缩比理论，结合复杂环境下的电磁问题及实验室的研究手段。提出了一种短波大功率发射天线近场场强的模型测量方法，通过该方法，一方面为舰船，通信车等复杂平台的提供了依据，另一方面也可在实验室条件下完成比较复杂，条件比较恶劣的测试，以免测试人员因测试长时间受强电磁场的照射，通过实践验证，该方法正确，有效。     

基于TPA的船舶双层隔振系统计算模型与试验验证

针对船舶双层机械隔振系统结构复杂,遇到振动噪声异常问题时难以排查的情况,将传递路径分析方法(TPA)引入船舶建造的过程之中,在理论分析的基础上,建立了双层机械隔振系统的缩比模型,并进行了试验测试工作,得到了各路径到目标点处的结构振动合成值,且在200 Hz以下的低频段合成结果与实测结果高度吻合。此外,通过分析各路径贡献量的标量云图及典型频点处的路径贡献矢量图,从传递路径的能量分布出发,找出异常路径,并通过检查分析以明确异常的问题。结果表明:该方法可有效分段排查异常问题的成因,满足工程实际的需求。