基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

舰船推进轴系校中的多目标优化计算方法

推进轴系校中的质量对于确保推进系统长期安全可靠的运转极为重要,也是保证舰船正常航行的关键因素,因此研究合理的校中计算方法以及确定最优的轴系校中方案是推进系统研究的重要内容之一。在建立舰船推进轴系校中多目标优化模型的基础上,分别定义了模型中的优化设计变量、优化目标函数以及约束条件。以某型舰船的推进轴系为研究对象,进行推进轴系校中的多目标优化计算分析,通过与Kamewa公司的计算结果进行对比,采用多目标优化后的支承变位能够获得更加均衡的轴承负荷分配结果,同时后轴架轴承的负荷也得到了一定程度的降低,达到了更加优化的校中效果,验证了方法的有效性。     

水动力模拟下基于改进三弯矩法的双桨推进系统轴系校中

船舶轴系校中是轴系可靠性的重要保障。文章在传统校中计算方法的基础上,针对双桨系统提出了一套基于流动分析的改进三弯矩算法。该方法不仅通过流场分析求得螺旋桨伴流场引起的额外载荷,而且同步考虑了轴系在垂向和水平向的二维位移模式。论文将该算法应用到一艘新建LNG船的轴系校中上。从计算结果与传统三弯矩法结果的比较可见,对于双桨系统,两螺旋桨产生的流场会相互影响,在双轴的横向和纵向引起额外的载荷,进而影响轴承在垂向和纵向的实际位移和应力,从而导致传统方法失效。该算例验证了改进算法的有效性,可以进一步防止双桨系统校中的失效问题。     

螺旋桨水动力对电力推进轴系校中特性的影响研究

船舶推进轴系的校中质量是影响其安全、稳定和可持续运行的主要因素之一。现阶段用于指导工程实践的轴系校中方法大多为静态校中，如按直线校中、合理校中、轴承位置双向优化校中等。而动态校中尚处于理论研究阶段，鲜有人研究在船舶运行过程中螺旋桨水动力对轴系校中状态参数的影响。本文以某电力推进轴系为对象，通过建立该艇的桨-轴-艇体及其周围水域的三维模型，计算该艇在额定工况下运行时的螺旋桨水动力，并对比研究分析水动力对该轴系校中状态参数的影响。研究结果可为预测轴系运行动态参数和后续的轴系优化改型提供一定的参考。     

计入螺旋桨水动力的轴系校中计算

以某成品油船轴系为研究对象,运用CFD软件FLUENT进行该船的螺旋桨水动力仿真计算,以及采用有限元法进行轴系校中。结果表明,螺旋桨水动力的平均分量对轴承支反力分布有一定改善作用,交变分量对轴承支反力的影响较大,其影响水平与进速系数和螺旋桨桨叶所处角度有关。     

考虑减轻轴系弯曲振动的船舶轴系双向校中优化

轴系校中不良会引发轴系受力不均及轴系振动,从而导致轴件磨损、零部件松动、轴杆断裂等问题,将考虑减轻轴系弯曲振动计入轴系校中优化进程,对提高轴系校中质量和运转性能具有重要意义。本文在常规轴系合理校中的基础上,综合运用奇异函数、传递矩阵法及雷诺方程,将各轴承处振动传递功率流作为优化目标之一计入了校中计算,并以某船舶推进轴系为例,利用Isight优化软件和Matlab组件联合编程仿真,对轴系各轴承位置进行了双向校中优化。研究结果表明,该方法能有效优化各目标函数,优化后推进轴系尾后轴承负荷降低、各轴承负荷分配更为合理,同时轴系的振动特性也有所改善,达到了更优的校中效果,验证了该方法的合理、有效性。     

舰艇电力推进轴系多学科优化设计研究

以电力推进轴系为对象,进行直线校中计算,得到各轴承负荷影响系数。基于CFD数值算法,计算考虑螺旋桨水动力的轴系校中特性,并对轴系校中特性进行优化。基于直线校中和合理校中两种状态,研究轴系不同校中状态对振动特性的影响。在此基础上,以后尾轴承垂向变位为变量,研究建立轴系校中特性及振动特性的多学科优化设计模型,为轴系设计质量的提高提供参考。     

基于MOGA的船舶推进轴系校中优化方法

根据轴系实际情况,综合考虑轴系校中需优化的技术指标（优化目标）,并结合相应的约束条件及参变量,建立多目标优化模型。针对轴系校中优化的特点,采用多目标遗传算法（MOGA）对轴系校中优化模型进行求解计算,快速且精确地得到最优轴系校中状态。该方法可提高船舶推进轴系校中质量和优化效率,为轴系校中优化设计提供理论指导。     

基于改进三弯矩法在某物探船可调桨推进轴系校中计算的应用

为使轴系校中计算模型更接近实船轴系运转工况,确保采用可调桨推进系统的船舶安全运行,在考虑螺旋桨水动力影响下,采用改进三弯矩法对轴系校中数值计算模型进行改进。并以某物探船为例,对其可调桨推进系统进行动态轴系校中计算。数值计算结果显示：考虑螺旋桨水动力等动态因素影响的动态轴系校中计算确保了采用调距桨推进轴系船舶在各种工况下的安全运转。     

船舶轴系的合理轴承间距的研究

在综合考虑轴承许用比压、轴承安装误差以及轴系横振等限制条件下,以船舶轴系的轴承负荷分配的合理性为目标,分析了船舶轴系的合理轴承间距问题,给出了轴系计算模型及方法,并以SDTS船舶轴系实验台为例进行计算,得到了轴系合理轴承间距下的优化校中状态,轴系热态运行工况明显改善。     

计入动态因素的船舶推进轴系轴承位置双向优化研究

本文分析了影响轴系校中的动态因素：简述了动态校中计算的基本原理；建立了计入动态因素的轴系轴承位置双向优化的物理和数学模型，并对实例的计算结果进行分析。     

船舶调距桨主推进系统轴系动态校中计算模型研究

传统的船舶轴系校中计算的主要目的是在轴系静态的情况下验证和确定轴系设计状况,用来指导轴系的安装和检验.本文拟在静态校中基础上结合调距桨系统的特征,考虑调距桨主推进系统由于船体在各种装载情况下的变形、轴承支承刚度、油膜刚度、螺旋桨水动力、齿轮箱齿轮啮合力等动态因素下对轴系合理校中的影响,以满足日益复杂的现代大型船舶轴系校中计算需要.     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动。本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考。     

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。     

船舶轴系动态校中问题

一、概述船舶轴系静态校中方法,其计算模型是将推进轴系简化为在刚性铰支上的连续梁,只计及静载荷的作用。这种方法简单可行,但由于仅考虑静载荷,因此无法预计校中设计后的轴系在航行中的可靠程度。这样,作为校中技术的发展,考虑到各主要船级社船舶规范的原则要求,稳定运转校中和动态校中的研究得到了重视。前者计入了轴重、轴和轴承材料及支承结构的弹性、油膜、轴运转时不随时间变化的其他因素的影响;后者则还需     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动.本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考.     

基于高斯近似和NSGA-Ⅱ的伴流螺旋桨优化北大核心CSCD

[目的]为改进船舶推进性能,提高船舶效能,克服螺旋桨参数众多、建模繁琐、水动力数值计算收敛速度慢、伴流场的湍流效应等问题,提出一套螺旋桨高效优化方法。[方法]首先,将基于非均匀有理B样条的自由曲面变形(NFFD)技术构建的参数化螺旋桨作为输出,利用CFD数值仿真对螺旋桨性能特征进行预报。然后,基于仿真数据建立螺旋桨性能高斯近似预测模型,建立以提高效率、降低扭矩系数为目标的优化模型,利用二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到最优解。[结果]结果显示,在均匀流场和船后伴流场下,螺旋桨的优化结果有着相似规律,即桨叶宽度和厚度均呈减小的趋势,倾斜角呈增大趋势,但由于在船后伴流场下流速会降低,因而桨叶宽度和厚度的减小以及倾斜角的增加幅度相对于均匀流场下的小。[结论]采用所构建的方法可以实现均匀流场和船后伴流场下螺旋桨的高效优化设计。     

考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置

船舶在航行过程中,螺旋桨所受到的激振力通过船舶轴系传递给船体并引起尾部振动和噪声,给船舶的乘坐舒适性和安全性带来危害。本文利用传递矩阵法分别建立船舶轴系校中数学模型和弯曲振动数学模型,并使用拟定常法得到螺旋桨叶频和二倍叶频的激励力幅值比值,成比例输入到轴系系统当中,设置轴承间距和轴承标高为变量,以尾轴后轴承受力幅值最小为目标函数。在满足船舶轴系校中标准下,对轴承位置的轴向和径向进行双向优化,得到实例的最优布置方案,通过比较优化前后的尾轴后轴承受力响应幅值,可以发现优化效果明显,对船舶轴系设计与布置具有一定的指导意义。     

考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置

船舶在航行过程中,螺旋桨所受到的激振力通过船舶轴系传递给船体并引起尾部振动和噪声,给船舶的乘坐舒适性和安全性带来危害。本文利用传递矩阵法分别建立船舶轴系校中数学模型和弯曲振动数学模型,并使用拟定常法得到螺旋桨叶频和二倍叶频的激励力幅值比值,成比例输入到轴系系统当中,设置轴承间距和轴承标高为变量,以尾轴后轴承受力幅值最小为目标函数。在满足船舶轴系校中标准下,对轴承位置的轴向和径向进行双向优化,得到实例的最优布置方案,通过比较优化前后的尾轴后轴承受力响应幅值,可以发现优化效果明显,对船舶轴系设计与布置具有一定的指导意义。     

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。