来流角度对方柱流致振动的影响

方形结构由于存在几何棱角,在来流作用下会发生复杂的振动响应,是流致振动能量收集的理想结构。本文针对方柱流致振动开展数值模拟研究,分析不同来流角度下柱体的流致振动类型,揭示截面几何特征、来流角度对柱体振动响应、流体力及相位变化、尾流结构的影响。研究结果表明,来流角度是影响方柱振动响应和振动模式的重要因素,当来流角度为0°时,方柱会产生驰振响应,尾流结构发生斜向偏移且周期内漩涡脱落丰富,导致柱体呈低频高幅振动;来流角度在15°≤θ≤30°时,方柱产生涡激振动与驰振耦合的振动响应,来流角度为45°时,方柱发生涡激振动响应;从能量俘获角度,控制来流角度使方柱发生驰振响应,从而实现大范围流速下的海洋能量汲取。     

舰用主汽轮机汽缸动刚度分析研究

为准确计算主汽轮机低压缸整体结构的动刚度,选取最能反映模型整体位移的低压缸底部中心处为单位激振力的加载点,考虑模型在单位激振力作用下的动态响应,并与在前后轴承座处加载单位激振力时的动态响应进行对比分析。研究表明,在低压缸底部中心处加载激振力能够较好地反映整体模型的振动特性,能较精确地得到整体模型的动刚度,是可行且有效的。     

Alford力作用下计及叶片振动的转子-轴承系统动力学特性分析

为了分析非线性耦合因素与叶片振动对转子-轴承系统动力学特性影响,文章将叶片模化为悬臂梁结构并利用假设模态法离散简化,建立了阿尔福德(Alford)力作用下计及叶片弯曲振动的系统动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性振动微分方程进行数值求解,通过系统响应的分岔图、时间历程图与频谱图、轴心轨迹图、Poincaré映射图和相图研究了叶片弯曲变形以及Alford力对系统的非线性动力学行为的影响。结果表明:叶片振动使系统的不稳定区域提前,转子发生混沌运动的转速范围增大;叶尖气隙引起的Alford力使系统的运动状态变得更为复杂,油膜非线性更加明显。     

发电用汽轮机配汽方式改造与试验

双列调节级在低负荷工况下的汽流弯应力是叶片强度振动的重要因素之一。本文分析了汽流弯应力的影响因素以及不同配汽方式对汽流力的影响。为降低动叶的汽流力,提出对发电用汽轮机配汽方式的改造方案。在第4、第5组阀不变的情况下,对前3组调节汽阀进行了重新设计,得到了改造后的流量特性。为验证配汽方式的改造效果,对发电用汽轮机进行了不同负荷下的试验研究。试验结果表明,调节汽阀流量特性、喷嘴前压力等参数的试验值与计算结果一致性较好,说明计算方法是合理准确的。通过对汽轮机调速性能的试验研究,得到了改造前后调速性能的差异,结果表明配汽方式的改造不会对汽轮机调速控制系统带来明显影响,可满足设计要求。     

舰船载流管道的动态分析

对载流管道在外部激振力和流体激励下的动态响应进行了计算。比较了在不同激振力频率和不同管内流速情况下的管道动态响应。根据舰船管道的实际情况，在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响。计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应。     

深水海洋平台张力腿涡激非线性振动响应研究

本文研究了深水张力腿平台的张力腿在不均匀流及波、流联合作用下由涡串激起的横向振动。在数学模型中既考虑由于平台的升沉运动而产生的中心激振,又计及流体平方阻尼力作用。文中采用多项Galerkin法和数值积分以及Runge-Kutta法进行数值解。以Conoco′s Hutton张力腿平台为例,计算了结构的动力响应。讨论了多项位移表达对动位移、动弯矩和切力的影响,以及升力系数、阻力系数和中心激振参数对响应的影响等。     

剪切流作用下立管涡激响应的研究

为研究剪切流作用下立管的涡激振动问题,文章建立了三维立管的涡激动力响应方程,顺流方向的力通过Morison方程求解;横向涡激力采用改进的尾流阵子模型求解,考虑了附加质量的变化;轴向力的计算考虑平台升沉运动的影响。采用有限单元法离散控制方程,离散后的方程采用Newmark-β法在时域求解。在此基础上,研究了剪切流作用下立管的多模态涡激振动响应,讨论了剪切参数对立管涡激动力响应的影响,并比较了均匀流和剪切流条件下立管不同的响应特征。结果表明,剪切参数对立管的涡激响应动力响应有很大的影响,剪切流条件下立管呈现的多模态响应极为复杂,与均匀来流条件下的振幅和频率响应特点明显不同。     

一种船用汽轮机组激振力分析计算方法

文章介绍了一种船用汽轮机组激振力的分析计算方法。该方法以汽轮机组部件不平衡力为引起振动的主要原因,分析计算汽轮机组激振力的频率和幅值,并根据实船振动实测数据进行校正。     

不同温度下含裂纹压气机叶片的模态特征和振动特性分析

本文选取含裂纹悬臂梁模拟含裂纹压气机叶片,基于无质量扭转弹簧和呼吸式裂纹刚度模型,得到一种不同环境温度下含裂纹压气机叶片的模态特征和振动特性的分析方法。通过弹性模量引入温度模块,利用无质量扭转弹簧连续条件得到关于含裂纹梁的特征方程,分析环境温度和裂纹深度对含裂纹梁固有频率的影响;利用悬臂梁的强迫弯曲振动方程,引入呼吸式裂纹刚度模型,改变激振力频率,分析环境温度及激振频率对含裂纹梁振动位移响应的影响。结果表明,环境温度越高,含裂纹梁的固有频率越小,梁的振动位移响应越大。同时,激振频率的选取也具有一定影响。     

顶张力立管涡激振动抑振装置性能比较

为降低甚至消除漩涡脱落引起的顶张力立管振动响应从而提高其疲劳寿命,设计了五种型式的涡激振动抑振装置,并在中国海洋大学物理海洋实验室对装有抑振装置的模型立管进行了实验研究.得到了模型立管在几种不同流速下顺流向和横向涡激振动应变时程曲线,同时为了对比分析也测量了没有安装抑振装置的裸管的响应曲线.对比分析了三种外流流速下抑振装置对立管涡激振动响应的影响,结果表明各种抑振装置对立管顺流向和横向涡激振动幅值和频率都有不同程度的降低,但其影响和有效性各不相同.     

某船用燃气轮机故障的动力学分析

针对某船用燃气轮机的压气机转子叶片与机匣碰摩故障、转子叶片叶尖磨损故障、转子轴承故障,依次分析了故障机理和振动特征,建立了燃气轮机典型故障模拟实验器,模拟了以上三种故障,采集、分析了振动信号,研制了新型的舰船旋转机械状态监测仪,为下一步的在线监测与诊断奠定了基础.     

舰船载流管道的动态分析

分析计算载流管道在外部激振力和流体激励下的动态响应，比较在不同激振力频率和不同管内流速情况下的管道动态响应，根据舰船管道的实际情况，在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响。     

工业驱动用汽轮机静挠度计算

工业驱动用汽轮机随着功率的增加,结构尺寸也越来越大,动子和静子在自重作用下会产生不可忽略的挠曲,进而影响动静间隙的大小。根据某大功率驱动用汽轮机的实际结构,采用有限元方法计算了静态下汽缸和转子的挠度,从而给出汽轮机本体结构对动静间隙设计的影响。     

某船用发电汽轮机转子模态及动力学分析

针对船用发电汽轮机转子的结构工作特点,在合理简化的基础上建立其有限元分析模型。利用数值仿真软件计算转子的固有频率和振型,并对未含缺陷和含缺陷转子进行不平衡响应分析。结果表明,船用发电汽轮机转子结构的设计具有良好的刚度性能;转子复速级第一、二级存在1、2个叶片断裂缺陷时,对转子的振动幅值影响并不明显,随着叶片断裂脱落数目的增加,其一阶响应幅值急剧增加。所得结果能为故障的诊断提供基础数据,延长汽轮机转子寿命,保证船舶安全可靠地运行具有重要意义。     

立管涡激振动高阶响应研究

由于高阶响应对结构涡激振动存在显著影响,文中在考虑其影响的前提下利用经典Van der Pol尾流振子模型研究了立管在均匀流中的涡激振动特性。在尾流振子与结构模型的相互作用中同时考虑了一阶响应和高阶响应的影响,从而推导了一种考虑了一阶—高阶响应的涡激振动模型。并在此基础上,分析了考虑位移、速度和加速度三种不同右端耦合项作用下的响应特性。此外,还针对不同的质量阻尼比,比较了考虑高阶响应影响和未考虑高阶响应影响情况下系统的涡激振动特性。结果表明,考虑一阶—高阶响应的理论模型能更精确地反映该系统的振动特性。尾流振子和立管的运动幅值都有一定程度的增大。尽管计算结果显示高阶响应比一阶响应小若干个量级,但是不可以忽视高阶响应,因为它对一阶响应存在明显的影响。     

部分进汽不均衡汽流力分析研究

针对船用汽轮机常用的部分进汽结构特点,从叶片不均衡汽流力机理、机组不均衡汽流力受力及不均衡汽流力有利应用三个方面对其进行分析,获得了不均衡汽流力计算公式及某型机组随工况的变化特性,并总结了不均衡汽流力对机组轴承的不利及有利方面,为部分进汽汽轮机设计提供了参考。     

航行状态下船用主冷凝器凝水盐度升高故障分析与排除

主冷凝器是蒸汽动力船主汽轮机组的重要组成部分。蒸汽在汽轮机内做功后，在主冷凝器中的凝汽管外放热并被冷凝成水，海水作为冷却水在凝汽管内流动，凝汽管胀接在支撑管板上。文章以航行状态下某型蒸汽动力船主冷凝器凝水盐度超过警戒值的情况作为故障案例，通过分析装备结构及原理，排查确定了故障原因为主冷凝器凝汽管泄漏。对特情处置过程进行了复现和总结，为凝给水系统检修和故障排除提供了经验。     

舵系统流激振动影响因素及规律的理论与试验研究

流激舵系统引起的振动对水下航行体隐蔽性产生较大影响。为深入研究其振动特性,根据舵系统的结构组成进行简化,建立系统二元线性颤振数学模型,确定低速颤振的产生条件,并获得低速颤振的主要影响因素和作用规律。此外,在重力式水洞中开展舵模型流激振动试验,重点研究了支撑刚度、扭转刚度、质心和刚心位置等参数变化对舵模型流激振动的影响。结果表明:在流体载荷激励下,舵系统结构设计对流激振动特性有较大影响,通过对升沉运动与扭转运动频率之比、结构质量与附加质量之比、刚心、质心与弦中心的相对位置等参数进行匹配设计,能够有效抑制舵系统流激振动。     

电机转了参数振动的稳定性分析

在工程中，两极电机转子等具有矩形截面的轴，由于不同方向上的弯曲刚度不同而引振动，即使激振频率远离系统的自然频率，也可能产生较大响应而造成破坏，这就是参数共振。所以，研究参数激励系统的稳定性及其稳定区域（范围）是很重要的。本文以非对称刚度转子和实际电机转子截面轴转动时的弯曲振动为例，用Floquet理论研究其振动稳定范围。     

舰船汽輪机采用柔性轉子的探討

本文主要讨论舰船汽轮机采用柔性转子的可能性及现实性问题。文章首先说明了舰船汽轮机采用柔性转子的好处,着重说明了由于近年来舰用汽轮机的转速提高及设计点后移,为了进一步减轻重量及提高操纵性和机动性就要求采用柔性转子。文章论证了对高速汽轮机来说,由于支承刚性的影响,实际上很难得到刚性转子。尽管计算临界转速大于工作转速(20～30)％,而实际的临界转速仍然有可能落入工作转速以内。文中通过计算,证明了即使在临界转速下长期运转,只要转子平衡得好,振动挠度是很小的,转子工作亦是可靠的。文章还对超临界转子的自激动问题进行了讨论,并指出由于油膜不稳定性而引起的自激振动严重地影响柔性转子的工作可靠性。这种自激振动只是在工作转速大于二倍临界转速时才发生,因此必需使工作转速小于二倍临界转速。文中大致地给出了采用柔性转子时选取临界转速的范围。文章最后对舰船汽轮机采用柔性转子的可能性问题提出了意见,认为舰船高速汽轮机采用柔性转子是可能的,并且有一系列的好处。