基于系统配置的船舶注水系统噪声控制研究

针对船舶自流注水系统噪声突出的问题,从系统配置的角度提出了浮力调整水舱接入高压空气系统提高浮力调整水舱背压的低噪声改进设计方案。建立二维模型对该低噪声改进设计方案的可行性进行初步验证,采用计算流体力学的方法对不同压差下的监测点脉动压力进行对比,结果表明浮力调整水舱背压提高后脉动压力幅值减小,该低噪声改进设计方案具有可行性。对不同背压下的注水系统模型流场和声场在同一流量的注水工况下进行数值分析,计算结果表低噪声改进设计方案降噪效果显著,可为船舶海水系统流噪声的治理提供参考建议。     

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。     

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。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°～70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0～0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

多舱减压注水系统特性仿真

某船舶系统引入外部海水对多个水舱进行注水,为保证不同海水压力下系统的安全,在管路中设置减压阀进行节流降压.为实现注水安全与速度的平衡,在设计过程中需研究减压阀的特性及其与系统的匹配性.基于AMESim平台构建减压阀及管路系统模型,通过仿真研究了减压阀的稳态及动态特性、系统总体匹配性,研究结果为船舶注水系统设计提供有效指...     

泵阀调水系统管路冲击特性试验研究

通过不同水舱之间的调水是船舶系统中常用的浮力和姿态调整方式,通常采用水泵作为动力,通过阀门开关、切换实现不同水舱之间的调水。流体管路系统中,在阀门启闭过程中,可能出现"水锤"现象,对系统造成严重的危害。以某船舶泵阀调水系统为基础,通过台架试验研究调水过程中阀门启闭速度与管路压力波动之间的关系,实现系统技术参数的优化。结果表明,阀门启闭速度适当降低,有助于消除"水锤"效应。     

某船舶结构声学设计技术探讨

以某船舶的噪声振动控制为目的,探讨了船舶结构声学设计技术。针对某船舶机舱结构,在初步设计的基础上,运用FEM/BEM方法,对比了不同设计参数下的船舶振动响应和水下辐射噪声声压级。通过调整机舱段结构参数,避免船体结构共振的发生,确定了低噪声设计方案。模型试验表明,振动传递特性的计算值与试验值有很好的一致性,所建立的船舶振动噪声预报模型是可信的。     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

本文采用基于谱分析法的直接计算法对某船舶结构进行疲劳强度评估。基于三维势流理论与北大西洋海况对该船舶进行水动力分析,得到了满载巡航工况下的波浪压力分布和舱段端面的水平弯矩、垂直弯矩、横向扭矩。同时根据船舶具体结构形式和数值计算的可行性对船体结构进行适当简化,并选用合适类型的单元对船舶结构进行离散,从而得到了船舶三舱段有限元模型。将波浪压力、惯性力、端面弯矩等载荷施加到舱段有限元模型上,得到了典型热应力点的疲劳强度应力值,然后通过谱分析法估算出疲劳寿命。研究结果可为该船舶初步设计阶段的结构优化提供有益参考和借鉴。     

以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性探讨

采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对SUBOFF潜艇模型的一个舱段在考虑不同声反射边界条件下的水下辐射噪声进行了数值计算,并讨论了以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性。分析结果表明,不同声反射边界条件下辐射噪声的指向性比较一致,但不同边界条件下辐射噪声的最大声压级误差较大,声反射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响不可以简单忽略,为对不同潜艇结构进行噪声估算提供了参考。     

船舶横倾姿态动态调整控制设计与仿真

针对船舶航行过程中,由于不均布载荷和随机海浪的作用导致发生不规则横倾运动的问题,通过集成横摇模型和减摇水舱控制系统,建立Matlab下的船舶浮态调整仿真模型。该模型控制系统采用PID控制算法,通过调整水舱水量保证船舶竖直的浮态位置。同时,分析不同遭遇角、波高下的海浪对船舶姿态的影响,并在该模型基础上设计了Kalman滤波器来滤除波浪干扰信号,确定船舶在不均布载荷作用下的真实横摇角度,证明Kalman滤波的实用性。通过比较仿真结果和理论计算值,确定横倾模型的正确性,同时验证该控制系统有利于提高船舶的横倾稳定性和安全性。     

船舶快速分舱设计的计算机辅助设计

船舶作为水上交通运输工具,其运行的安全性、稳定性至关重要。当船舶航行过程中,船底因破损而进水时,可能会导致船舶下沉。为进一步增强船舶的抗沉性,需要采用合理的分舱设计,由此使得船舶分舱设计成为船舶稳定性中较为重要的内容之一。在对船舶进行快速分舱设计的过程中,为确保设计方案的合理性与可行性,可以运用先进的计算机辅助系统,依托该系统构建相关模型,以此来完成船舶的分舱设计。在加快设计效率的前提下,保证分舱设计质量。     

几何参数对组合式推进器流噪声水平的影响

在组合式推进器相同水动力性能的设计前提下,采用数值模拟的方法针对不同设计方案流噪声水平进行了计算。宽带噪声采用Proudman声功率模型及Lilley提出的AALS模型计算,线谱噪声采用径向脉动力幅值衡量,比较了不同方案不同几何参数下的噪声,并在此基础上总结出主要几何参数与噪声水平之间的关系。本文研究成果对进一步进行组合式推进器声学设计具有重要指导意义。     

大压差注水均压系统降噪改进设计与试验研究

为了控制船舶装置均压过程的振动和噪声,对注水均压系统的水力能量分布特点和主要噪声源进行分析.基于阀门节流空化噪声形成的机理,提出多级节流降压的技术改进方案,合理逐级分配系统压降.对比试验结果表明,改进后系统的振动和噪声均有显著下降,达到预期的降噪目标.     

大压差注水均压系统降噪改进设计与试验研究

为了控制船舶装置均压过程的振动和噪声,对注水均压系统的水力能量分布特点和主要噪声源进行分析。基于阀门节流空化噪声形成的机理,提出多级节流降压的技术改进方案,合理逐级分配系统压降。对比试验结果表明,改进后系统的振动和噪声均有显著下降,达到预期的降噪目标。     

油田守护船减摇水舱设计

为提高油田守护船上船员生活的舒适性和安全性,提升船舶的作业效率,要求船舶具有较好的耐波性。以某油田守护船为例,通过为其设计矩形减摇水舱,减小船舶的横摇幅值,适当增大横摇周期,减少甲板上浪,提升船舶的耐波性。阐述矩形减摇水舱的力学模型和设计原理,并根据设计原理给出该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计方案;通过减摇水舱模型试验和船模水池试验,论证减摇水舱对提升船舶耐波性的真实有效性。通过在船舶试航过程中对减摇水舱系统数据进行收集,证明该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计是成功的。     

单舱大开口重吊船破舱稳性研究

以一艘单舱大开口重吊船为算例,简述主尺度特点,对该船如何满足概率破舱稳性进行计算分析,讨论不同设计方案的有效性和可行性,并总结出一套该类船舶满足概率破舱要求的设计思路。     

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。     

周期加肋夹芯透声窗的声呐自噪声特性研究

以舰船声呐罩透声窗的低噪声设计为背景,针对周期加肋夹芯平板和平行腔体组成的简化声呐罩模型,采用Fourier变换方法和功率谱密度函数,建立加肋夹芯透声窗受平稳随机湍流脉动压力激励产生的声呐部位水动力自噪声的计算方法,数值计算肋骨几何尺寸和间距等参数对声呐自噪声的影响.研究结果表明加肋透声窗在湍流脉动压力激励下产生的声呐自噪声,取决于声呐罩的空间滤波特性.肋骨引起的波数迁移,使透声窗与湍流脉动压力的传输峰值分量发生空间吻合共振,明显增大声呐自噪声.加肋夹芯透声窗的弹性波传播截止效应,部分抵消肋骨产生的空间调制效应,可降低声呐自噪声5 dB～10 dB.     

基于边界元方法的气泡脉动诱导壁压特性

针对圆柱壳结构在水下爆炸气泡脉动载荷作用下的诱导壁压特性,采用Geers-Hunter模型得到气泡脉动运动,在势流假设下采用边界元方法建立了水下爆炸气泡脉动载荷壁压计算方法,通过对不同水下爆炸工况进行计算分析发现:圆柱壳表面的气泡诱导壁压有明显的绕射现象,在爆距较小时迎爆面气泡脉动诱导压力峰值要远大于背爆面压力;在圆柱壳轴向上随距中心点距离的增大绕射特性逐渐减小,壁压向自由场压力逼近。所得到的方法和规律可为潜艇抗冲击设计和评估人员提供参考。