船体低阶湿模态计算方法对比研究

以某豪华游轮船体为研究对象,针对船体梁的低阶湿模态特性,将虚质量法应用于船体低阶湿模态计算,并与基于Lewis经验公式的附加质量法进行了对比分析。结果显示两种方法前四阶船体湿模态相差均在4.5%以内,特别是船体首阶湿模态相差仅0.3%。但附加质量法计算附连水质量过程复杂,且高阶模态计算偏差大。虚质量法计算过程简单,计算结果准确可靠,并且可在一次计算中得到船体前几阶低阶湿模态。本文使用的计算方法适用于船体低阶湿模态计算,对工程实际问题有一定的参考价值。     

导流管结构设计方法研究

对导流管结构区域进行了划分,对导流管结构设计的规范要求进行了研究。分析并得到了三种导流管结构设计方法,包括壳板、加强隔板、支撑结构的设计,刚度衡准条件,以及焊接工艺的设计。对大型拖网加工船的导流管进行设计计算,分析对比了不同设计方法的计算特点和适用范围。对比认为方法二的设计考虑了冰区航行船舶的要求,具有更广泛的适用性。     

基于可变油膜刚度系数的船舶推进轴系模态仿真与分析

在船舶推进轴系运行过程中,油膜力发生变化会对轴承的刚度产生重要影响.为准确描述船舶推进轴系的运行状态,分析其变化规律,以油膜动力学为基础,结合油膜刚度系数计算方法,推导出四参数可变油膜刚度系数计算方程.以某64 000载重吨散货船为研究对象,建立船舶推进轴系有限元模型,并对其进行模态仿真计算,比较分析船舶推进轴系主要阶次的模态特征频率、振型图和特征量的变化规律.将模态仿真计算结果与实船测试数据相对比,验证模态仿真结果的准确性.     

基于混合网格技术的桨前超级导流管的仿真研究

根据型值参数,在Fluent前处理器ICEM软件中建立了船体、螺旋桨和超级导流管（SSD）的几何模型,并使用混合网格方法对模型进行网格划分。采用计算流体力学（CFD）理论,结合雷诺平均纳维—斯托克斯（RANS）方程对安装超级导流管（SSD）前后的船体模型进行CFD仿真,并将船模阻力和螺旋桨推力及转矩的计算值与试验值进行对比。结果表明文中所建立的研究桨前超级导流管（SSD）节能效果的CFD数值仿真方法正确。     

大型设备模态分析中联结部位处理研究

为了更加快速、准确地对螺栓等联结部位进行模态分析，研究了ANSYS软件中的相关算法。对某大型复杂设备应用共节点、接触算法和轴承单元分别处理了螺栓、轮齿、滑动轴承联结部位，进行了前100阶模态频率的仿真计算，并与实验结果进行了比较，比较结果表明：应用这些处理方法，其计算结果相对误差较小，振型一致。相对于传统处理方法能节省大量前处理时间，保证较高的计算精度，提高了分析效率。     

舱内液体模拟方法对船体振动分析的影响对比

为更准确地模拟船体振动,使用质量点分布法、多点约束法以及边界元计算虚拟质量的方法分别模拟一小型船模舱内液体,对船模振动模态进行分析并与实验值进行对比。采用这3种方法分析某型油船的振动模态并对结果进行对比分析,研究表明采用虚拟质量法模拟舱内液体附加质量时得到的船体振动固有频率更符合实际,而质量点分布法和多点约束法的质量分布受人为因素影响较大,虚拟质量法更具工程应用价值。     

基于灰色理论的水下双层壳体振动与声辐射统计能量分析

本文采用统计能量分析对一双层圆柱壳体在水下的流固耦合振动和声辐射进行分析计算.首先对各系统的模态参数采用理论方法计算,与实验结果对比表明,误差较大.为此,本文提出用灰色理论预测各子系统模态参数,通过计算结果与实验结果进行对比,表明提出的方法可行,可以显著降低计算误差,为水下结构振动和声辐射计算提供了一个新思路.     

弹性螺旋桨流固耦合振动特性分析

[目的]研究弹性螺旋桨在水流中的振动响应特性。[方法]基于CFD/FEM流固耦合方法,利用Workbench平台中的ANSYS-CFX模块对螺旋桨进行双向流固耦合水动力求解,分析弹性螺旋桨变形及应力应变响应特性;考虑到流固耦合对固有特性的影响,利用ACT_Acoustic模块计算桨叶湿模态,结合弹性螺旋桨固有特性和流固耦合水动力结果进行弹性螺旋桨频谱分析。[结果]流固耦合水动力结果相较不考虑流固耦合的定常计算结果更接近试验回归曲线;与干模态相比,弹性螺旋桨前5阶湿模态固有频率减小19%～37%,且四阶和五阶干湿模态振型存在交错情况。频谱分析结果表明,水动力轴向推力和扭矩是弹性螺旋桨在流场中振动响应的主要影响因素,且主要引起弹性螺旋桨的一阶湿模态悬臂振动;桨叶面上,从叶梢处到导边和叶中部分,再到随边部分,最后到叶根处,结构响应逐渐降低。[结论]所做研究可为弹性螺旋桨流固耦合计算分析提供方法途径,也为螺旋桨流固耦合振动噪声分析打下了一定基础。     

柴油机排气流量的精确算法

为适应柴油机排放测试试验时燃油成分复杂多变的情况,准确地评价柴油机的排放水平,提出一种针对国标中柴油机排放的计算方法——简单C平衡法的改进计算方法,就排气中CO2、O2浓度和燃油C、H成分测试误差对C平衡法湿排气流量计算结果的影响作对比分析。     

基于流固耦合的轮缘推进器水动力性能和强度校核分析

[目的]为了综合分析轮缘推进器的整体水动力性能和强度性能,提出采用基于流固耦合的计算方法进行联立求解。[方法]首先,采用计算流体动力学(CFD)方法计算3种不同导流罩结构的轮缘推进器在不同进速下的推力、扭矩和效率等参数,分析3种结构的轮缘推进器的水动力性能计算结果,以确定最佳的导流罩结构型式;然后,通过联立求解,将CFD计算结果作为轮缘推进器强度校核的载荷条件,计算其在实际工况下的等效应力。[结果]计算结果表明:导流罩对轮缘推进器水动力性能的影响非常大,即使采用相同的螺旋桨模型,不同的导流罩结构也将直接影响整个推进器的推力和效率;对于配置最佳导流罩结构型式的轮缘推进器,螺旋桨在设计航速下的最大等效应力为许用值的68.16%,可以满足设计工况条件下的强度要求。[结论]流固耦合计算方法适用于轮缘推进器的水动力性能和强度校核的有效分析。     

箱型船模底部板架流固耦合振动试验研究

对钢质箱型船模底板及板架进行了干模态和湿模态试验,通过试验结果和计算结果的比较,得出对工程计算中如何处理舱内水问题的相关结论。     

小水线面双体船总振动计算与试验研究

小水线面双体船是一种耐波性较好的双体船,其水线面较小,但湿表面较大,使得附加质量对船体的振动特性影响较大。运用三维水弹性分析方法,以干模态为主坐标,分析小水线面双体船的振动特性。综合考虑波浪中附加质量的影响,得到小水线双体船的各阶主要总振型。同时,对实船进行了总体振型测试,得到相应的振型。计算与试验的结果对比分析显示,它们在该船的各主要振型模态上较为吻合,振型频率也一致,说明测试方法合理,数值计算方法可行。     

复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性

采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级(TAL)比试验用碳纤维桨降低2 d B。     

导标偏移量计算方法探研

导标偏移量是导标设计最基本参数,导标间距、高程、灵敏度计算都与它有关系。文章根据以往导标设计经验,结合航道设计、船舶在航道操纵和国际航标协会建议,分别进行导标偏移量计算,对计算结果进行对比论证,分析我国现行导标设计规范在计算导标设计偏移量中存在的问题,说明我国导标设计规范的修订具有现实需要。通过论证,文中针对导标偏移量计算思路和方法提出新的建议,为更加完善的导标设计方案提出解决方向。     

导管剖面对全回转推进器性能的影响

随着船舶大型化和高功率化,对于全回转推进器的要求也越来越高。本文提出配置一种新型剖面导流管的全回转推进器,该推进器为上海振华重工集团3800kW全回转推进器。对该全回转推进器进行CFD模拟计算和敞水试验,并将新型导流管与19A型导流管进行对比分析,为后续设计提供参考。     

船舶导流管制造与焊接工艺研究

对船舶导流管的结构与形式以及其功效进行了阐述。结合实际施工建造中的实例,对3530kW(4800HP)拖轮的导流管的胎架制作、导流管焊接、定位安装等工艺措施和方法进行研究和分析。运用该工艺,使导流管的建造精度得到有效控制,并取得良好的效果,为同类型船舶提供借鉴。     

基于摄动法的材料去除过程薄壁件模态分析

在复杂薄壁件增减材一体制造过程中，薄壁件材料去除改变其结构模态参数，常规动态响应分析往往忽略模态变化，导致在周期铣削力作用下预测的振动变形出现偏差。为此，基于矩阵摄动理论分析材料去除对薄壁件模态参数的影响规律，获得薄壁件加工过程模态参数并与商业有限元软件仿真结果进行对比，实现材料去除过程薄壁件模态参数的准确计算，为分析薄壁件加工振动变形提供理论基础。     

流固耦合振动流体边界元拟湿模态综合法

本文用流体边界元结合結构模态综合技术对大型结构的流固耦合问题的计算方法进行了研究。基于对用常数边界元计算附连水质量的物理意义的研究,并结合结构部分的计算,提出了一种假设的模态——拟湿模态。数值计算表明,本文的理论结果有足够的精度。     

基于柴油机机座结构的有限元模态分析方法

利用大型通用有限元分析软件MSC.patran/Nastran,以某船用柴油机机座结构为算例,并且结合类似研究中对约束条件的讨论,进行初步的线性无阻尼模态分析。在船用柴油机机座的模态分析中常存在的局部模态无法辨识,整体模态振型无法提取的实际应用问题,因而本文分别提出模态有效质量系数以及"虚拟梁"2种技巧。通过有效质量系数来进行模态结果的筛选得出具有主要影响作用的主模态,从而剔除了局部模态。通过虚拟梁的方法提取由于局部变形而无法观察到的结构整体振型。在此基础上以期能够更加深入的进行有限元模态分析,有效地将计算数据提取并加以利用。该算例得出的计算结果以及计算方法还能扩展为同类型的机座结构进行针对性的动力学优化计算。     

基于柴油机机座结构的有限元模态分析方法

利用大型通用有限元分析软件MSC.patran/Nastran,以某船用柴油机机座结构为算例,并且结合类似研究中对约束条件的讨论,进行初步的线性无阻尼模态分析.在船用柴油机机座的模态分析中常存在的局部模态无法辨识,整体模态振型无法提取的实际应用问题,因而本文分别提出模态有效质量系数以及"虚拟梁"2种技巧.通过有效质量系数来进行模态结果的筛选得出具有主要影响作用的主模态,从而剔除了局部模态.通过虚拟梁的方法提取由于局部变形而无法观察到的结构整体振型.在此基础上以期能够更加深入的进行有限元模态分析,有效地将计算数据提取并加以利用.该算例得出的计算结果以及计算方法还能扩展为同类型的机座结构进行针对性的动力学优化计算.