轮毂比对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化能力强、噪声低等优点.运用计算流体动力学软件--FLUENT基于标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行了三维数值模拟.研究并分析了轮毂比的变化对轴流泵性能的影响,计算结果表明,轮毂比为设计值时的高效区较大.该研究对轴流泵设计人员具有一定的参考价值.     

基于Hertz弹性接触的船舶推进轴系非线性校中计算

针对大型商船推进轴系中尾管后轴承,且尾轴在螺旋桨重量作用下存在弯曲变形,导致尾管后轴承后端存在边缘载荷的特点,研究了轴系校中计算中尾管后轴承Hertz接触模型的非线性建模方法。以第二代四十万吨矿砂船轴系为对象,采用平面梁单元,建立轴系校中有限元模型;同时将尾管后轴承分成多个轴承分段,使用Hertz接触模型模拟各个轴承段与轴的接触形态,并用迭代法求解了具有非线性边界条件的梁单元有限元模型。对根据尾管后轴承单支点模型的计算结果确定的几组尾管后轴承SLOPE值进行了计算对比。研究发现,基于Hertz弹性接触的尾管后轴承多点支承的非线性模型,可以得到尾管后轴承的最大接触压力、各个轴承段的支反力等分布情况,可以更好地优化尾管后轴承的SLOPE设置,要优于传统的单支点固定约束模型。     

船舶尾管轴承的优化设计及试验研究

根据船舶尾管轴承的实际工况，提出了一种较完善的尾管轴承润滑性能计算数学模型．利用流体动力润滑理论和有限元法对数学模型进行了求解，对船舶尾管轴承的润滑特性参数作了计算。在此基础上，建立了尾管轴承优化设计的数学模型，分别以功耗最小、“最小油膜厚度”最大为优化目标，通过改变长径比、间隙比、偏角比对尾管轴承进行了优化设计．在尾管轴承模拟试验台上对以功耗最小为优化目标的优化结果作了试验验证。     

尾轴架系统强度计算及建模方法

船舶尾轴架系统在设计完成后,需对其结构强度进行计算,使得在船舶航行中不发生破坏。强度计算时为达到更高的精度要求,通常可采用有限元计算方法,在误差较小的情况下,简化计算模型有助于提高计算效率。基于对尾轴与轴毂间连接方式的简化以及模拟尾轴采用单元的不同分别建立了4种模型,在对比不同设计载荷的基础上,选取了载荷及工况进行加载计算。结果表明,有限元计算中,尾轴采用梁单元模拟时,计算出的前尾轴架应力高于采用实体单元模拟,同时在建立模型时需考虑尾轴承刚度的影响以及尾轴与轴毂间的相对滑动。     

轴系非对中时轴承振动的数值模拟与物理模拟研究

对船舶轴系非对中时中间轴承振动问题，通过数值模拟和物理模拟进行了研究。前者给出了非线性刚度的轴承振动数学模型和考虑油膜影响的轴段运动数学模型，并得出了稳态数值解；后者按照动力相似原则在柔性转子实验台上搭建了模拟轴系，通过试验考察了轴系具有非对中状态时的中间轴承振动情况。     

推力瓦块几何参数对推力轴承润滑性能的影响分析

采用理论分析与计算流体力学(CFD)相结合的方法,利用CFD对简化的二维轴承的受力方向以及楔形间隙的受力大小进行计算,并与理论计算结果进行比较,能够很好吻合.用CFD对船用低速重载推力轴承的润滑状态进行了分析和研究,将数值模拟结果和按照传统工程设计得到的参数进行了比较:数值模拟得到的各个参数较设计值更具体,准确.使用CFD在设计轴承时对轴承的润滑状态进行数值模拟分析,能够提供更加详细的信息和参数,为轴承的优化设计服务.本文通过对影响推力轴承工作性能的推力瓦块的瓦张角、瓦面形面以及支撑形式等主要参数进行分析和研究,对指导推力轴承的设计具有重要的工程意义.     

水润滑橡胶艉轴承橡胶轴瓦硬度分区取值后的接触性能研究

出于制造工艺的考虑,传统水润滑橡胶艉轴承轴瓦各处硬度相同.然而,在螺旋桨悬臂作用的影响下,传统设计中轴瓦各处压力分布非常不均匀,如轴瓦艉部压力远大于其他各处压力,从而影响到艉轴承的各项性能.由此,对传统水润滑橡胶艉轴承橡胶硬度取值进行改进,将其橡胶轴瓦沿轴向分为多个橡胶硬度不同的区域.通过试算和分析,合理设置各区域的长度和橡胶硬度.随后,利用有限元软件建立轴系一艉轴承系统有限元模型,其中使用Mooney一Rivlin本构方程模拟橡胶材料,并利用接触单元建立轴与艉轴承之间的接触关系.计算对比了改进前后某水润滑橡胶艉轴承底部轴瓦与轴接触的压力分布等力学指标.相对于传统橡胶艉轴承而言,改进方案的最大接触压应力减小了25.6%,接触区域沿周向增加了5.8°.结果表明,该艉轴承橡胶轴瓦硬度改进方案能够有效改善艉轴承的接触性能.     

中间轴承流体润滑性能分析

中间轴承是船舶轴系主要支承单元,其运行性能直接影响到船舶动力推进系统性能的优劣。文中以流体润滑理论为基础,建立中间轴承三维流体润滑数值分析模型。采用有限差分法求解Reynolds方程,获得了油膜厚度、摩擦力、摩擦系数及摩擦功耗等润滑性能参数。对比分析了不同转速工况及润滑油温度对中间轴承润滑性能的影响,完成了中间轴承运行性能的评价。     

某船赛龙轴承异常磨损原因分析及修理方案

结合修理前轴承间隙测量、轴承负荷测试,通过模拟计算得到修理前轴系校中状态,根据模拟轴系校中计算得到轴承处转角及轴承负荷影响系数,分析赛龙轴承异常磨损原因。根据分析结果对艉轴架轴承延长500 mm,同时对艉轴管后轴承做1 mm偏心处理。轴承更换后进行负荷测试,并再次模拟轴系校中状态,验证修理方案的正确性。     

船舶轴系直线校中有限元计算与试验分析

分析船舶轴系直线校中工艺流程,运用有限元法建立直线校中力学模型,仿真模拟校中工艺过程;研究因联轴节集中载荷引起的轴承负荷分布变化,对比分析理想直线状态与实际安装状态轴承负荷的差异。最后通过顶举法与电子测力法对轴承负荷进行实测检验,结果表明计算值与实测值吻合,采用有限元法进行轴系直线校中计算是合理有效,并且考虑安装工艺因素后的计算方法更准确。     

某6000DWT散货船轴系合理校中数值模拟分析

以某6000DWT散货船推进轴系为对象,用数值模拟分析其轴系在不同轴承组合的情况下的受力状态.通过分析首轴承及中间轴承的相对位置关系,评价其对船舶轴系合理校中的影响.轴系合理校中数值模拟分析表明,首轴承及中间轴承的相对位置关系影响轴系受力状态,对于短轴系船舶,首轴承对轴系的支撑作用明显,在这种情况下可以取消中间轴承.     

空中爆炸下舰船桅杆结构变形及破裂的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板，用Lagrange单元进行模拟，桅杆周围、内部的空气用Euler单元进行模拟，Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法。运用动力有限元软件MSC／DYTRAN中的多欧拉-拉格朗日耦合方法，欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器，用MSC／PATRAN进行前后处理，模拟出了桅杆结构在空中爆炸作用下的变形及破裂。在破口处，冲击波传入桅杆内部，使内部空气压力发生变化。数值分析表明，应变率对结构非线性变形影响较大，计算中应当予以考虑。     

多缸柴油机曲轴-轴承弹流润滑及动力学特性研究

论文进行了曲轴的瞬态振动和轴承润滑的耦合特性研究，基于有限梁单元的方法构造了曲轴的整体有限元模型，基于有限差分法求解计入轴颈受载倾斜效应的动载滑动轴承的润滑特性，并实现了活塞-连杆-曲轴-油膜-轴承的整体系统的参数化建模，提出了一种通用、快速的建模计算方法。以4102柴油机为研究对象，进行了曲轴的动力学和主轴承的润滑特性研究，并采用不同于柔度矩阵法的动力学变形计算方法进行了曲轴-轴承系统的弹流润滑计算分析，进一步考虑了轴承座的瞬态动力学效应对轴瓦表面变形的影响，完善了曲轴-轴承系统的动力学和润滑耦合计算的研究方法。     

基于LES的螺旋桨精细流场特性分析与研究

为了研究大侧斜螺旋桨的精细流场,采用有限体积法结合大涡模拟(LES)模型,对E1619螺旋桨的速度场、压力场、涡量场和湍动能场进行不同程度的分析。模拟结果表明：大涡模拟很好地捕捉了尾流涡结构,梢涡互感合并的本质是相邻的下游梢涡将上游梢涡推向尾流轴向速度较高的内半径区域,梢涡与相邻上游梢涡的随边涡符号相同,导致他们相互吸引;近场轮毂涡比梢涡强度更高是因为轮毂涡包含了叶根涡,且其衰减速度更快;外半径湍动能极大值在梢涡处,且梢涡的不稳定现象极大地影响了外半径湍动能的变化,内半径湍动能先减小后增大,其增大原因是梢涡失稳导致轮毂涡振荡产生湍流。     

空中爆炸下舰船桅杆结构变形及破裂的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板,用Lagrange单元进行模拟,桅杆周围、内部的空气用Euler单元进行模拟,Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法.运用动力有限元软件MSC/DYTRAN中的多欧拉-拉格朗日耦合方法,欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器,用MSC/PATRAN进行前后处理,模拟出了桅杆结构在空中爆炸作用下的变形及破裂.在破口处,冲击波传入桅杆内部,使内部空气压力发生变化.数值分析表明,应变率对结构非线性变形影响较大,计算中应当予以考虑.     

华龙水润滑艉轴承综合性能研究

分析传统水润滑轴承的应用现状与不足，以华龙水润滑轴承为对象，研究轴承的润滑性能和摩擦磨损性能并进行台架模拟试验，结果表明华龙材料具有优良的自润滑性能，低摩擦因数，高承载压力，抗冲击性及耐磨损性良好，在船舶行业具有广阔的应用前景。     

空中爆炸下舰船桅杆结构动态响应的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板,用Lagrange单元进行模拟,桅杆周围的空气用Euler单元进行模拟,Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法.运用动力有限元软件MSC/DYTRAN进行计算,欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器,用MSC/PATRAN进行前后处理,模拟了桅杆结构在空中爆炸下的全过程.从计算结果可以得到爆炸冲击波的传播过程,桅杆结构中各点的加速度、速度、位移、应力响应.分析爆炸冲击波的比冲量及靠近桅杆结构的冲击波峰值压力表明本文计算结果是合理的;计算中考虑了流固耦合效应,模拟出了冲击波的反射和绕流,更加接近实际情况.因此文中的研究,对桅杆抗爆设计具有一定的参考价值.     

刚柔异相水润滑轴承复合材料优化设计研究

针对传统水润滑轴承内衬材料结构单一导致的力学性能受限问题,研究一种刚柔异相复合仿生材料。该材料的基体为柔性材料,中间镶嵌刚性纤维,将其作为水润滑轴承内衬材料,以获得更好的力学性能。由于复合仿生材料具有结构对称性,因此采用有限元分析软件Abaqus对整个结构中一个体积单元进行仿真计算。对比分析无纤维和有纤维的体积单元的承载性能,以及同一个纤维结构下,不同纤维螺旋角度和纤维半径对材料承载性能的影响,得到最佳的刚柔两相比例。研究结果表明,柔性基体对于纤维结构具有支撑保护作用,纤维螺旋角度大小和纤维半径需要根据材料的性能要求进行选择。为了体积单元的力学性能表现最好,需要选择最优体积单元刚柔两相比例。同一载荷条件下,纤维螺旋角度30°、纤维半径0.6 mm的体积单元力学性能最优。研究结果表明,刚柔异相的纤维结构复合材料相较于传统的水润滑轴承材料具有更优秀的力学性能。     

基于有限元法的法兰盘式推力轴承改型设计

用温度法模拟螺栓预紧力,并采用接触分析模拟了联接螺栓和U型端盖以及后壳体之间的摩擦接触,利用有限元法对推力轴承进行了强度计算,计算结果表明改型后的法兰盘式推力轴承设计合理,其强度在允许范围之内。     

大比压推力轴承性能试验研究

在对某引进减速齿轮装置大比压推力轴承进行逆向设计研究工作中,采用理论推导的方式对此推力轴承进行了理论分析和计算,并建造了大型推力轴承可靠性试验台。在试验台上,对大比压推力轴承进行了多压力工况下的模拟试验,对推力轴承在不同工况条件下的工作压力、工作温度、油膜厚度等参数进行了测试。试验结果显示,计算结果与实际测量结果较好地吻合,证明此大比压推力轴承运行安全、稳定、可靠。