重庆造船工程学会举办长江新船型专题讲座

重庆造船工程学会于1989年3月16日举办了长江新船型——尖头双尾船型和平头涡尾船型的专题讲座,来自本地区造船行业20个单位的76名代表参加了讲座。华中理工大学薛中川教授在会上作了《平头涡尾船的节能、减振和经济性分析》的专题报告,     

圆柱后梁结构振动对尾涡发放特征影响的研究

采用分离式双向流固耦合分析方法,对刚性圆柱-弹性梁结构的涡激振动现象进行数值模拟。结构承受的流体载荷用CFD方法计算,弹性梁结构的振动响应用有限元方法求解。基于Ansys Workbench平台的System Coupling模块实现数据传递,完成耦合计算。通过与绕流刚性梁尾涡的发放特征进行比对,分析结构振动对尾涡发放的影响。研究结果表明,振动对尾涡场结构以及尾涡发放频率有较大影响。与绕流刚体相比,弹性梁自由端的振动使得附连流体的运动状态发生改变,导致尾涡形成区长度变短,宽度增加,速度亏损增加。弹性梁结构自由端附近尾流场涡旋中心的强度高于刚体结构的尾涡强度,但其空间衰减梯度较大,使得远场涡强较低。     

振动翼推进性能计算及试验研究

采用非定常边界元法基于格林定理构建振动翼计算模型,讨论相关的构建过程、程序结构;采用时变尾涡面和时间步进法在时域中处理振动翼的尾涡存储效应,在尾涡面上应用等压Kutta条件并通过New-ton-Raphson法进行迭代求解,对在无限域中的振动翼水动力特性进行计算和研究;通过数值计算结果与试验数据对比,证实本方法的有效性。     

振动半圆柱尾流中的二维摆动水翼推进性能研究

文章研究了粘性流场中半圆柱振动产生的旋涡对二维摆动水翼推进性能的影响。利用数值方法计算了振动半圆柱尾流中二维摆动水翼的水动力性能。计算结果表明,半圆柱涡和水翼涡之间存在4种相互作用模式。相反旋向的半圆柱涡和水翼涡相互作用时,摆动水翼的平均推力系数最大。相同旋向的半圆柱涡和水翼首缘涡相互作用并且最终融入到水翼尾缘涡时,摆动水翼能够从半圆柱涡中吸收能量。     

基于圆柱受迫振动的新尾涡模式分析

尾涡模式与涡激振动的发生机理相关，基于OpenFOAM对系列圆柱受迫振动进行数值模拟，通过复解调方法得到升力与位移之间的相位角，开展相位角与尾涡模式的关联分析。结果表明，在某些振动频率和幅值下，升力与位移之间的相位角并非稳定不变，而会在正负值间跳转。伴随相位角的正负变化，尾涡脱落会在2P和2P_O模式间变换。2P_O是数值模拟发现的一种新尾涡模式，其与2P模式均表现为在圆柱两侧交替泄放一对旋涡，但旋涡强度有区别。2P模式的一对旋涡中两个旋涡强度相当，而2P_O模式的一个旋涡强度明显弱于另一个旋涡。     

减振器绕流流场的CFD分析

深水钻采作业过程中使用的各种立管，在海流作用下容易发生涡激振动，引起结构破坏。减振器作为抑制涡激的装置，在现场取得了较好的效果。针对不同尾角结构的减振器，通过流体动力学（CFD）方法，求解NS方程，得到减振器绕流流场的分布，以及横向力、曳力系数的变化规律，通过分析减振器涡激抑制的机理，提出尾角结构的最佳尺寸；针对各种不同方向的来流，计算了减振器的横向力、曳力系数，得到了来流方向对立管涡激振动的影响。结果表明，来流方向与减振器尾角对称轴线方向保持一定的角度时，减振器的效果更佳。     

船用汽轮机的突发高幅低频振动问题

本文分析了船用高速汽轮机产生突发性低频振动的机理，指出部分负荷时的不平衡激振力及轴承较差的稳定性是试车时转子轴颈涡动的主要原因。根据振动频率小于转动频率之半，且不随转变化的自激振动特点，采取了减小轴承长径比和增高轴承比压的措施，取得了显著的减振效果。     

基于有限元的轴系回旋振动响应计算及试验

为更好地了解轴系振动对舰船声辐射的影响,以某台架轴系为研究对象,基于Workbench软件建立仿真分析,对轴系回旋振动涡动频率及响应和轴系振动对轴承基座的影响进行研究。研究表明,有限元法计算所得回旋振动的固有频率与传统的传递矩阵法结果一致。通过轴系激励力的分析,给出有限元法回旋振动响应的分析方法,获取轴系振动的位移响应。提取轴承处频域激励力施加于尾轴承上,得到尾轴承基座上点的振动响应加速度。设计台架测试方案,通过试验验证轴系振动的位移响应和轴承基座振动加速度响应计算的正确性。基于有限元的轴系回旋振动涡动频率及响应提出的计算方法,可为推进轴系振动对舰船声辐射的研究提供一定的理论指导。     

M舰尾部减振设计和计算分析

Ｍ舰在设计阶段，除了自身结构优化设计外，采取了多种减振措施，主动控制船舶结构振动响应量级，以达到预期目的，并对尾悬体的计算结果进行了分析。     

基于SST k-ω湍流模型的二维圆柱涡激振动数值仿真计算

随着海洋工程逐渐向深海发展,广泛使用的柔性立管因为高频振动很容易受到严重的损伤。因此对于这类细长柔性结构的涡激振动(VIV)研究是当今的一个热点,同时随着计算机的快速发展,CFD(计算流体力学)技术成为研究涡激振动问题不可或缺的一种方法。本文采用雷诺平均纳维尔-斯托克斯(RANS)方程,并结合SST k-ω湍流模型,研究低质量比弹性支撑刚性圆柱体的涡激振动问题。从振幅响应、频率响应、3个响应分支的水动力性能、尾涡模式等方面和Williamson相关实验作对比。结果表明,SST k-ω湍流模型能够有效准确地模拟圆柱绕流的涡激振动。本文丰富了海洋工程的理论研究,为柔性立管的实际应用提供了一定的理论指导。     

树脂基阻尼材料垫片的减振性能研究

为了验证在船舶轴系设备上应用阻尼材料垫片降低、隔离轴系振动向船体传递的效果,通过试验测量和仿真计算的方法对一组含有树脂基阻尼材料垫片的尾支撑轴承的振动特性进行了分析,结果表明,在中高频段范围内,该种结构具有较好的减振效果.     

二维弹性平板绕流锁定发生机理研究

本文采用双向流固耦合来研究一端固定二维平板涡激振动特性,通过动网格技术来实现流场和结构之间力和位移的相互传递。对不同雷诺数下平板绕流涡分离进行计算,成功捕捉到了锁定现象,并对其发生机理进行研究。计算结果表明,当涡脱落频率接近结构固有频率、结构表面压力分布与结构模态一致、尾涡强度达到一定水平,即可产生锁定现象。     

二维弹性平板绕流锁定发生机理研究

本文采用双向流固耦合来研究一端固定二维平板涡激振动特性,通过动网格技术来实现流场和结构之间力和位移的相互传递。对不同雷诺数下平板绕流涡分离进行计算,成功捕捉到了锁定现象,并对其发生机理进行研究。计算结果表明,当涡脱落频率接近结构固有频率、结构表面压力分布与结构模态一致、尾涡强度达到一定水平,即可产生锁定现象。     

基于主动推力平衡原理的轴系纵向减振技术研究

针对轴系纵向振动引起的船舶尾部振动噪声问题,提出基于主动推力平衡原理的轴系纵向减振方法,设计了轴系纵向减振结构,通过试验研究了该结构的刚度特性,并对比分析了应用纵向减振结构前后轴系纵向振动特性。结果表明,提出的基于主动推力平衡原理轴系纵向减振方法,可有效化解减振结构低动刚度和高静刚度之间的矛盾,有利于桨轴系统纵向振动控制向低频范围扩展;应用基于主动推力平衡原理的纵向减振结构后,轴系纵向振动控制效果明显。     

关于二维平面圆柱涡激振动的数值模拟

利用有限元软件Adina建立平面二维圆柱绕流的数值模型,模拟低雷诺数条件下流体与圆柱间的涡激振动。随着流速加大,圆柱振动经历非锁定一锁定一脱离锁定的过程,由于锁定形态下圆柱振动与尾涡脱落引起的流体力形成共振,使圆柱的振幅增大。仅考虑圆柱顺流向振动时,横流向振幅略有增加;同时考虑圆柱在平面内的旋转和顺流向振动时,横流向振幅显著增加、锁定区间加宽,且质量比越低变化就越明显。     

两自由度运动圆柱绕流的离散涡方法模拟

应用离散涡数值方法(Discrete Vortex Method,DVM)对弹性支承的二维圆柱绕流的涡激振动(VIV)问题进行数值模拟,研究单自由度横向运动系统、两自由度系统横向和流向耦合运动这两种模型的计算结果,得到了不同质量比、不同折合速度下的尾涡形状、受力系数和圆柱响应曲线,并分别提取了单自由度和两自由度两种模型所得到的横向振幅进行对比.总结出受质量比和自由度数影响的圆柱响应的变化规律,证实了锁定lock-in现象的发生过程.通过与实验结果的对比,验证了计算结果较为合理和可靠,说明离散涡方法是研究涡激振动问题的有效手段,并且它能够适应高雷诺数下的计算,并且认为圆柱的流向运动对涡激振动起着促进作用,在数值模拟中是应当予以重视的.计算过程采用FORTRAN语言编程实现.     

船舶基座中复合减振结构应用实验研究

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内减振效果明显,最大减振效果达到了10 d B;在基座结构中简单地插入阻振结构,不仅没有阻振效果,反而使得振动增强;复合减振结构的减振效果优于单一减振结构,所设计的复合减振方案的减振效果达到14.05 d B。研究成果对船舶基座结构声学设计具有参考价值。     

船舶推力轴承弹性支撑下减振系统与轴系耦合振动研究

以推力轴承集成减振系统为背景,研究轴系边界条件改变后,集成减振系统与轴系的耦合振动,详细推导集成减振系统纵向、回旋传递矩阵解析表达式,建立了推进轴系与集成减振系统Xoz平面内的三自由度耦合模型,结合试验室搭建的集成减振系统平台参数,重点分析推力轴承非刚性支承后,轴系纵向回旋耦合振动原因是减振系统刚度矩阵的不对称导致的;以纵向力传递率作为评估指标,指出耦合振动频率一定程度上缩小了减振系统的减振频带。     

细长海洋结构物涡激振动研究综述

随着世界范围内深海石油开采的需要,近年来关于海洋结构物涡激振动的研究越来越受到重视.虽然此问题在数值模拟和实验方面都已取得了一定的进展,但是还有许多问题尚待解决.同时,新型海洋结构物的引入给涡激振动的预报方法和抑振手段提出了新的挑战.因此,细长海洋结构物的涡激振动仍将是未来几年里备受关注的研究课题.本文在介绍有关涡激振动基本概念和理论背景的基础上,总结了近年来关于以深水立管为代表的海洋结构物涡激振动的研究与进展,包括对现有涡激振动分析工具的分类与评估;对柱体及海洋结构物涡激振动的实验研究;对深水立管与涡激振动相关的疲劳评估准则的研究;海洋结构物的横向、流向及轴向涡激振动的耦合作用研究;关于海洋结构物涡激振动的抑振措施和设备的理论及实验研究.本文着重介绍了计算流体力学方法在海洋结构物涡激振动研究中的应用和进展.最后,对海洋结构物涡激振动相关的研究热点的现状进行了总结并对今后工作提出了展望.     

基于测试和动力特性推算的减振评估方法

文章提出了基于振动测试和动力特性推算的振动评估方法,探讨了船舶振动治理中无法进行强迫振动响应计算时所可采用的有效措施。针对典型有害局部振动问题,通过振动测试和三维有限元计算,找出主要的激励源,进而提出了合理的减振措施;基于文中提出的响应推算方法对不满足频率储备要求的减振措施进行评估,响应预报结果满足振动衡准,使该船得以顺利交船。在减振措施及效果评估方面取得了有益的经验,并对今后的船舶减振设计提出了建议。