来流角度对方柱流致振动的影响

方形结构由于存在几何棱角,在来流作用下会发生复杂的振动响应,是流致振动能量收集的理想结构。本文针对方柱流致振动开展数值模拟研究,分析不同来流角度下柱体的流致振动类型,揭示截面几何特征、来流角度对柱体振动响应、流体力及相位变化、尾流结构的影响。研究结果表明,来流角度是影响方柱振动响应和振动模式的重要因素,当来流角度为0°时,方柱会产生驰振响应,尾流结构发生斜向偏移且周期内漩涡脱落丰富,导致柱体呈低频高幅振动;来流角度在15°≤θ≤30°时,方柱产生涡激振动与驰振耦合的振动响应,来流角度为45°时,方柱发生涡激振动响应;从能量俘获角度,控制来流角度使方柱发生驰振响应,从而实现大范围流速下的海洋能量汲取。     

弹性平板和覆在弹性平板上柔性层的流致振动

平板是舰船壳体的主要体现形式，平行于平板的水流诱发的流致振动被认为是流动噪声的起因之一，并因此提出了船用平板上覆以柔性层以降噪的问题。本文先以典型的两种来流速度情况用能量判明裸弹性平板流致振动的收敛性，在此基础上分析了覆在弹性平板上柔性层面临的流致振动问题。     

湍流强度对非对称粗糙带圆柱流致振动影响的研究

本文采用非定常RANS方法和Spalart-Allmaras湍流模型,结合动网格技术,通过Fluent二次开发平台编写程序代码实现流固信息交换,实现非对称粗糙带单圆柱及串列双圆柱流致振动并行数值计算。主要研究雷诺数在3×10⁴～1.2×10⁵范围内入口湍流强度对非对称粗糙带单圆柱及串列双圆柱流致振动的影响。研究结果发现,入口湍流强度的增大会引起尾涡拉长,使得非对称粗糙带单圆柱和串列双圆柱下游圆柱的振幅比减小,且会削弱圆柱振子的振动偏移现象;随着雷诺数增大,非对称粗糙带单圆柱和下游圆柱的尾涡数量增加,依次出现2S、QP+P、2P+2S、不稳定的2T、2T、2T+S和2T+2S等模式,在雷诺数为6×10⁴时可发现新的模式Double-S(DS)。     

串列双圆柱流致振动数值模拟

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

船舶结构振动噪声分析及其进展

综述了国内外船舶结构振动噪声分析的各种方法及其进展，重点介绍了解决结构高频振动噪声问题的两种有代表性的方法，即统计能量分析法（SEA）和能量有限元分析法（EFEA），分析了它们间的关系及其应用，指出了能量有限元法是未来结构振动噪声分析的方法。     

基于流固耦合的U型管流致振动数值分析

利用ANSYS＋CFX双向耦合的方法对换热器U型管的流致振动问题进行仿真分析。分别建立大涡模拟的流体控制方程和结构振动的控制方程,得到掠过U型管流体的升力系数、阻力系数曲线以及U型管振动加速度级谱线。分析表明,结构振动的主要频率成分在流体升力和阻力变化频率和结构本身的固有频率附近,可为工程实践提供参考,具有理论和实践价值。     

不同流速下磁悬浮支撑单圆柱振子流致振动响应分析

利用流致振动进行海流能发电是当前可再生能源研究的重点,用磁悬浮支撑代替金属弹簧提供弹性回复力能有效延长装置使用寿命。本文基于等效磁荷法对永磁体间磁力求解,构造磁力弹簧位移函数,将磁力函数代入到STAR-CCM+中利用流固双向耦合法对单圆柱振子进行计算,研究磁悬浮支撑单圆柱振子在不同流速下的振动响应。结果表明：永磁弹簧压缩量为1.2D情况下,l=0.06 m的振子在0.4～1 m/s流速区间内能够保持较高的振幅与频率,l=0.07 m和l=0.08 m的振子在0.8～1 m/s流速区间内的频率较大,能达到2.6 Hz。     

结构形式对船体振动的影响分析

以船体主机下肋板为例,研究船体振动时船底肋板在频率10～150Hz范围振动剧烈的减振方法。通过改变结构的刚度和阻尼,探讨降低肋板剧烈振动的方法。其中改变结构的刚度,包括改变板厚和安装加强筋等,改变阻尼是通过敷设阻尼层来实现。利用ANSYS有限元软件进行模拟计算,对比分析结构的刚度和阻尼发生变化时肋板的振动变化,得出改变结构的刚度和阻尼都可以对局部振动起到降低振动的效果。从实际应用的经济性考虑,安装加强筋方法最优。     

舵-轴系统流致振动特性的影响因素

针对具有低质量比和小展弦比的舵-轴系统,设计了一种用以分析其流致振动特性的实验方案。使用一组拉伸弹簧模拟系统的扭转刚度,并利用精准的测量方法对系统的扭转刚度、重心位置以及转动惯量进行标定。实验在重力式水洞中进行,测量并分析了来流速度、支撑刚度、扭转刚度对系统振动形态以及颤振速度的影响。通过将实验值与数值计算结果进行比较,发现二者吻合良好。此外,利用两自由度运动方程分别计算了舵-轴系统在不同重心位置、刚心位置、初始攻角、舵的质量、弦长以及展长条件下的颤振速度,得到了各参数值的变化对系统振动特性的影响规律。由于在舵-轴系统的主要结构参数中,支撑刚度和扭转刚度、重心位置和刚心位置、舵的弦长和展长这三对参数各自存在着相关性,所以为了更全面了解参数变化对系统颤振速度的影响,进一步分析了每对参数同时变化对系统振动形态的影响。     

加肋圆柱壳体的振动功率流

本文研究环肋圆柱壳在周向线分布余弦简谐力激励下由振源输入壳体的功率流及沿壳体传播的功率流,分析了肋骨参数对功率流的作用,结果表明:各内力功率流分量的比例主要取决于激励频率和周向模态,而几乎不受肋骨的影响,除非该肋骨产生了波的衰减域。     

不同结构对高频振动抑制效果研究

传统上对振动隔离的方法主要包括改变结构的刚度以及在结构外层覆盖阻尼层。本文分别从仿真以及实验上对柔性连接结构以及刚性连接结构的振动传递进行了分析。通过对结构外层覆盖粘弹性材料的振动传递可以发现,外层阻尼能够实现对高频振动的抑制;通过对硬连接结构的内部做空腔处理可以发现,在不改变刚度的条件下,空腔结构能够实现对振动高频的抑制。     

基于ADINA的人字闸门流激振动分析

人字闸门作为一种承受单向水头的平面闸门,在通航建筑物中得到了广泛的运用。针对人字闸门在运行过程中容易出现振动现象的问题,对人字闸门进行了流激振动响应分析,以了解人字闸门外部激振作用。通过模拟水流脉动荷载,计算分析了人字闸门的应力、位移和加速度响应值,对闸门的振动危害进行了判断。     

锥柱组合结构振动声辐射特性研究

针对水下航行器尾部结构振动声辐射控制难题,以锥柱组合结构为研究对象,开展水下航行器尾部结构振动声辐射特性研究。首先,基于声固耦合方法,计及流体负载的影响,建立结构振动声辐射评估模型;在此基础上,开展垂向激励力作用下锥柱组合结构振动声辐射特性研究,探究舱壁、环肋和纵向加强筋等结构形式对锥柱组合结构振动声辐射的影响规律。研究表明,1～400 Hz频段,在激励位置附近增设舱壁、适当增加环肋数目可改变结构频谱特性,并有效降低幅值响应,而增设纵向加强筋对结构振动声辐射特性影响不大。     

集装箱船结构加强方式研究

本文介绍了集装箱船扭转强度及总强度结构设计方法，并对集装箱船结构加强方式进行了详细研究，分别计算了甲板加厚、内舷顶板加厚、外舷顶板加厚、增设横向抗扭箱等多种结构加强方式下的抗扭加强效果，从中找出较住的抗扭结构加强方式。     

综合集成桅杆振动特性研究

采用锤击法对由复合材料和钢材两种材料制造的综合集成桅杆进行了模态实验,将实验结果与有限元计算结果进行对比,二者吻合良好.并研究了板厚和骨材尺寸大小,设备重量以及桅杆外形对桅杆振动特性的影响规律.结果表明,桅杆总体首阶固有频率对板厚和骨材尺寸的变化不敏感,但受主雷达质量比和桅杆外形的影响较大.     

高弹性联轴器结构振动传递特性试验研究

为减少舰船动力装置中的振动传递,设计了高弹性联轴器样机及振动传递特性试验系统.以振级落差为评价指标,研究了弹性橡胶件及弹性膜片对联轴器轴向、径向以及扭转方向的固有频率与振级落差的影响.试验结果显示,膜片数量的变化对高弹性联轴器的振动隔离效果影响较小,而橡胶件对振动传递特性影响较大,能显著提高在50 Hz以上频率时的振动隔离效果,在400 Hz以上频率时的隔振效果可达到50 d B.试验系统可为高弹性联轴器的振动传递特性测试及其结构设计提供一定的参考.     

船闸平板输水阀门动力优化及流激振动特性分析*

针对船闸大尺寸平板输水阀门的流激振动问题,应用模态试验与有限元数值模拟相结合的分析方法研究阀门的 自振特性,指导阀门结构动力优化设计,通过水弹性模型试验研究阀门的流激振动特性。研究表明：阀门自振频率的试验 值和计算值吻合较好,振型完全一致;结构优化后基频显著提高,已完全脱离了水流脉动的高能区,流激振动响应较小, 不至于产生危害。     

舰用主汽轮机汽缸振动特性研究

针对舰用主汽轮机汽缸振动特性研究较少的现象,研究主汽轮机低压缸的振动特性,对某型舰用主汽轮机汽缸进行数值仿真分析,并通过试验验证。研究表明,在1—1000Hz频域内,舰用主汽轮机汽缸整体模型只出现了一阶振型,低压缸结构中的筋板、肋板、薄板等局部尺寸较小的部位易引起振动出现局部模态;低压缸结构局部尺寸较大的部位,不易引起振动;进行扫频试验时,通过纵向扫频及垂向扫频能够很好地弥补单向扫频时出现的峰值点频率的大幅跳跃。     

支线型冷藏集装箱船振动特性研究

近年来,规范的更新和船东对舒适性要求的提升,船体振动问题愈来愈受到重视。本文采用有限元法从上层建筑整体纵向振动、船体梁总振动、局部结构振动3个方面对某型支线型冷藏集装箱船进行振动特性预报。针对不足的情况,提出改进方案,使振动水平能够满足相关标准的要求,探讨集装箱船早期设计阶段上层建筑整体纵向振动的预报方法。计算分析中获得的经验和结论,可供同类型船舶设计参考。