螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

推力轴承轴向刚度对船舶轴系振动响应的影响

采用ANSYS有限元软件对某型舰船轴系进行相似建模,并计入螺旋桨激振力,研究不同推力轴承轴向刚度下的轴系振动特性,分析螺旋桨激振力通过轴系的传递状况。计算结果表明,增大推力轴承轴向刚度能有效衰减振动沿着纵向振动经过船体结构的传递,有一定减振降噪的作用。     

大型集装箱船上层建筑整体振动的分析方法

大型集装箱船上层建筑尺度向更高更短结构形式发展的同时,其固有振动频率的降低容易与螺旋桨、主机及外界的激振力产生共振,从而对船员的工作、生活环境及船体结构安全造成影响。如何分析该型船舶上层建筑的整体振动已成为船体振动研究的重要内容。以某9200TEU船为例,针对影响上层建筑整体振动的装载工况、结构范围、附连水质量及计算网格进行研讨,建立了若干有限元计算模型,推演多个模型结合设定工况的纵向、横向和扭转振动频率,进行大量的模拟计算,取得了分析上层建筑整体振动的可信依据。分析计算成果可供同类船舶在设计论证中参考。     

螺旋桨诱导的船体表面力预报新方法

在已知船舶的质量、刚度、阻尼以及实测尾端振动速度的条件下,反推出螺旋桨叶频激振力.这是属于结构动力学的反问题即载荷识别问题.在深入研究国内外螺旋桨激振力计算方法以及综合分析影响螺旋桨激振力的各种要素后,采用载荷识别方法,提出计算空泡螺旋桨诱导的船体表面力的新公式,用该公式预报了四条船的表面力并与国外有关方法进行比较,预报的螺旋桨激振力与脉动压力值均在国外各公式预报值之间.用该公式预报的5.2万吨多用途货船的脉动压力值与空泡水筒中的实验值相比误差为21.8%;预报了30万吨超大型油船的激振力并由该激振力算出的尾端振动速度值与实测值相比误差仅为3.64%.     

2 750 TEU集装箱船的全船总振动评估

通过有限元法对一艘2750TEU集装箱船进行了全船的振动性能预报,包括船体固有频率和振动模态,以及在螺旋桨和主机激振力作用下的甲板室强迫响应。计算表明,2750TEU集装箱船的振动性能良好,满足ISO6954的振动基准。     

S集装箱船螺旋桨诱导激振力预报的试验研究

相对其它船型，集装箱船舶螺旋桨的功率密度较高，由其螺旋桨诱导的船体激振力引起船舶剧烈振动的可能性倍增。现介绍SSSRI预报螺旋桨诱导船体激振力的模型试验研究手段和方法，以S集装箱船舶螺旋桨为对象，给出实船螺旋桨诱导船体激振力水平的预报结果。     

超大型集装箱船上层建筑不同布置形式的动态特性研究

以某型10000 TEU集装箱船为例,针对不同上层建筑布置形式,采用有限元法进行全船的振动计算和评估,着重讨论了单岛式和双岛式上层建筑布置形式对船体和上层建筑本身固有频率、振动模态的影响,以及上层建筑在螺旋桨和主机激振力作用下的振动响应差异。该研究方法与结论对于实船设计有一定的借鉴意义。     

潜艇艉轴及电机激振对电机基座加速度的影响

电机振动为潜艇噪声的重要振源,掌握其特性对于优化艇体结构设计有着重要的意义。采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量阻尼算法,对潜艇的2种不同位置激振的工况进行水下振动计算,并对数值计算结果进行了比较和分析。从离散频率的加速度值和功率两个层面上初步讨论了低频段内艉轴激振力与电机激振力对电机基座上加速度的影响。结果表明：在艉轴激振力比电机激振力大一个数量级的情况下,艉轴激振力对电机基座加速度的影响远小于电机激振力对其的影响,因而可以忽略。在实艇航行中,当艉轴与电机激振力同时存在的情况下,确保了电机振动特征信号测量的准确性。     

船舶主动减振器安装位置选取和设备选型

开展伯努利梁受迫横向振动机理研究,采用模态叠加法推导了伯努利梁受迫振动的响应表达式,分析了振动响应与激振力和激振力矩作用位置间的关系。总结了减振器安装位置的选择规律和激振力幅值的计算方法,并采用有限元法进行验证,在某小型集装箱船的减振设计过程中进行了应用。     

基于ANSYS大型矿砂船舱口盖的模态分析

基于ANSYSWorkbench建立大型矿砂船舱口盖三维模型,分析计算了舱口盖固有频率和固有振型,计算结果表明船体的激振频率在舱口盖固有频率范围内,因而在其结构设计时需要考虑共振问题。随着振动阶次升高,舱口盖的振动逐渐由整体振动转变为局部振动,刚度越小、振动越剧烈。模态振型分析可为舱口盖结构优化和破坏部位预测提供计算依据,更为船体设计减振措施提供理论指导。     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。     

船舶结构模态计算及三维湿表面网格自动生成方法

远洋船舶已经成为世界经济贸易商品物流的主要载体,船舶结构不仅要满足静强度和刚度的要求,由于船舶在航运过程中可能会受到不同的激振力,船体结构还需要满足振动条件下的结构特性,防止船体结构由于振动作用产生疲劳破坏,也需要防止船体的激振频率与固有频率的共振现象。本文结合有限元计算方法对船舶结构在激振力下的模态特性进行了力学仿真。在建立有限元模型时,采用一种三维湿表面网格自动生成方法,提高了模态仿真的精度。     

实船振源的频谱分析综合法

本文中提出了“振源分析”的一种系统及方法。该项研究以实船振动测试为基础,与理论分析和计算相结合,构造了“实船振源分析”的设备系统及识別的方法。涉及的方面有振源调查与分析、螺旋桨激励与尾部响应的频谱分析、尾部振动的传递函数与相干分析、船体抛锚激振与主机调速激振试验、船体梁与尾部空间舱段的固有频率计算。本文并通过对某实船的尾部振动分析,阐述了该系统、方法的实际应用。     

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。     

某油船漩涡发生器的伴流场和激振力数值分析

某型苏伊士油船尾部流动分离明显,舭涡较强,桨盘面伴流均匀性较差.通过对该船尾部流场进行数值分析,开发、设计了漩涡发生器装置,以改善桨盘面伴流均匀性,降低船体尾部振动.对安装该装置前后的该油船的伴流、激振力性能进行对比计算,分析该装置的流场适配性,并进一步对船体尾部激振力数据进行傅立叶分析,验证该装置的减振效果.     

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。     

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。     

实船设备结构振动和水声声强测试分析及噪声源的判别

通过对船上设备和船体的振动、近远场水噪声声压以及主机舱左舷外水声声强分布的测量和对振动与声的相干分析，判断主、辅机激振的耦合对产生声的影响。通过近场声强分布，分析结构和声场耦合、能量交换和有效辐射。提出用声强分布计算频带内噪声辐射声功率占总声功率的比例，结合主、辅机振动谱综合分析方法，实现噪声主要激振源的判断。     

高速船的振动特点及预报

高速船刚度弱、激振力大且激励频率高 ,振动问题特别突出 ,对其进行准确预报是设计成败的关键之一。作者通过几十条高速船的防振减振设计实践 ,在对高速船振动特性进行深入分析的基础上 ,提出适用于高速船总振动及局部振动的预报方法。介绍了作者研制的高速船振动计算及预报程序系统“SVAP”的主要功能     

周期性阻振质量船体板振动带隙特性研究

基于固体晶格能带理论,研究了周期性阻振质量船体板结构中振动波传播特性.采用有限元法结合布洛赫周期性边界条件,计算了周期性阻振质量船体板原胞模型的频散关系、本征位移场以及有限周期阻振质量船体板结构的频率响应函数.研究结果表明,周期性阻振质量船体板结构中存在振动带隙,阻振质量对船体板结构振动波衰减和阻隔特性主要是由振动带隙引起.