潜艇管路系统固液耦合动力特性研究

根据Hamilton 原理,推导了管路固液耦合振动微分方程,通过Galerkin法,计算出了管路系统振动固有频率的近似解析式.研究表明,潜艇管路系统振动固有频率随内流流速的增大而降低,随压强的增加而略有提高.因充液输送管路内脉动的随机性,并用ANSYS 对其进行了动力特性研究,探测其共振响应.     

基于FPSO压载水系统管路支架整体水锤效应分析

合理分析管系的水锤效应,对管系的安全性、经济性都有着十分重要的意义。目前对水锤效应的研究往往只考虑流体与管道之间的作用情况,忽略了管系中管道与支架的整体性。为更加准确的计算管系水锤效应发生界面的水锤压力大小,以某深水通用性FPSO管道支架参数为基础,设计了一种易于简化计算的管系模型,通过对比分析仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合以及管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,水锤效应的情况。结果表明,仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合时,对水锤压力大小影响不大。当管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,计算结果有较为明显的降低（在计算工况下降低约6.06%）,其原因在于管道支架在水锤效应发生时,产生了一定的变形（在计算工况下最大位移为0.0472 m）。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的“湿模态”。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型.管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的...     

泵阀调水系统管路冲击特性试验研究

通过不同水舱之间的调水是船舶系统中常用的浮力和姿态调整方式,通常采用水泵作为动力,通过阀门开关、切换实现不同水舱之间的调水。流体管路系统中,在阀门启闭过程中,可能出现"水锤"现象,对系统造成严重的危害。以某船舶泵阀调水系统为基础,通过台架试验研究调水过程中阀门启闭速度与管路压力波动之间的关系,实现系统技术参数的优化。结果表明,阀门启闭速度适当降低,有助于消除"水锤"效应。     

考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究

利用拉普拉斯变换,把时域14方程模型变换到频域,并化多元一阶常微分方程为一元高阶方程,对其求解,得到直管的频域解析解。然后把任一管段的初始坐标值和末端坐标值代入直管的频域解析解,得到单管的传递矩阵,结合分支点的平衡条件,便可以推导出任意N个分支管的传递矩阵。增加7(N+2)个分支管的边界条件,求解得出任意N分支管路的频域解。最后,进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果以及ANSYS仿真计算对结果进行验证,验证了文中方法的正确性;并例举了不同分支数目以及不同分支位置管路的仿真计算结果,同时对仿真结果进行了分析。     

极大型海洋浮体结构的流固耦合分析

本文研究了两种多模块极大型海洋浮体结构的流固耦合问题。采用弹性连接多刚体系统模型，利用三维线性水弹性力学理论，获得了系统在各种浪向下运动和连结件动应力响应的理论预报。     

基于流固耦合的线性充液卡箍管路振动研究

充液管路液压系统广泛应用于舰船、车床、制冷等大型运输系统上,由于管子的振动效果是充液流动情况所致,对其研究需要借助于流固耦合理论。本文针对线性充液管路,在有限元理论的基础上建立振动的流固耦合模型,研究对称布局限制下的管路振动模态及Von Misses应力分布情况,重点分析充液管路长度对压力波动的影响。结果表明:卡箍设置处能够明显减弱振幅,越远离卡箍设置处振动效果越明显,共振情况随着振动频率的增加明显得到加强;应力最大点只要布局在管子内部。压力变化是液压作用的宏观表现,波动的曲线反应出充液过程是一个复杂的作用过程,尽量选择布置长度较短的充液管路。     

管路系统结构及其参数对冲击响应的影响分析

对管路系统进行了冲击响应的仿真及试验分析,得到了管路系统弹性吊架、间隙、弹性支撑三种管路系统结构及其参数对冲击响应的影响情况.结果表明:集中质量点处的最大冲击加速度值在管路系统配置了弹性吊架后有所减小,配置间隙后有所增大,弯管处的应变最大值则反之.在较小范围改变吊架刚度及间隙大小对两者的影响均不大,但两者在管路系统配置了弹性支撑后均有所减小,且均衡支撑将使应变最大值的减小更为明显.研究结果为舰艇管路系统结构抗冲击防护提供了支持.     

舰艇管路抗冲击分析的传递矩阵法

国内管路抗冲击研究主要采用有限元法,求解的精度很大程度上取决于网格划分的密度。文章将传递矩阵法应用到舰艇管路抗冲击分析中,建立了含有支管的空间复杂管路的传递矩阵。提出了多支座激励下管路系统加载方法,并利用所建立的传递矩阵对某舰船冷却水管路的冲击响应进行了数值求解。研究结果表明,传递矩阵法用于管路抗冲击研究是可行的,具有求解自由度少,计算精度高的优点。     

一种舰用管路振动传递控制的工程方法

对舰用管路振动传递的特点及原因进行了理论分析。针对舰艇管路的实际情况,提出并通过实验研究验证了合理选用支撑的刚性是控制舰用管路振动的一种有效方法,对工程实际应用具有一定的指导意义。     

潜艇管路系统振动噪声控制技术的现状与发展

当螺旋桨噪声、水动力噪声和设备机座机械噪声被有效抑制后,管路系统便成了"安静型"潜艇的主要噪声源,有效控制管路系统振动噪声是潜艇实现安静化的重要环节。主要介绍了振动噪声被动控制和主动控制在潜艇管路系统中的研究进展,针对振动噪声被动控制措施在低频场控制中存在的不足,以及主动控制技术的快速发展,探讨了未来潜艇管路系统振动噪声控制的发展趋势,提出了一些建议,以期为提高我国潜艇隐身性能提供一定的借鉴作用。     

舰艇管路系统抗冲击设计及性能分析

针对舰艇管路系统传统抗冲击元器件的缺陷与不足,设计了新型的抗冲击元器件,从结构上改进了普通元器件的约束方式,利用新型材料和新型弹性元件增强了抗冲击效果.同时对舰艇管路系统进行抗冲击性能分析,结果表明新型抗冲击元器件对管路起到正常的约束和固定作用,在冲击载荷作用下,能够增强管路横向、垂向的抗冲击性能,有效降低套管及其约束管路处的应力,保护管路系统因局部应力过大而出现破损,可及时限制管路产生大的位移,保护管路不至于有较大的变形,具有较强的经济性和适用性.     

基于灵敏度分析的管路系统抗冲击优化设计

运用Sobol'法、傅立叶幅值灵敏度检验扩展法和重要测度法对某管路系统进行了灵敏度分析,得到了对管路系统冲击响应影响较大的若干参数.以这些参数为设计变量,以管路最大冲击等效应力为目标变量,联合运用子问题法及扫描法对管路系统进行了抗冲击优化设计,得到了一些有益于管路系统抗冲击设计的结论.研究表明,应用基于灵敏度分析的抗冲击优化设计方法能快速判断出舰艇管路系统中不合理的设计如支撑位置、刚度等,其结果为舰艇管路系统提高抗冲击能力进行改装提供了理论支持.     

船舶典型管路冲击动力响应和变形特性数值模拟方法及试验研究

根据船舶典型管路段按1∶10比例设计管路试验模型,冲击试验台上分别进行了不同管夹及支吊架的布置方式下的冲击试验,并对试验结果进行分析,给出典型管路系统冲击响应及变形特点,在此基础上采用时域法结合接触有限元建模技术,对试验模型管路在试验工况下的冲击响应、动态变形进行了数值模拟并与试验结果进行对比分析,结果表明:数值模拟结果的仿真精度较高同时可以很好的模拟管路系统的破坏形式和变形特点.     

多种方法计算水中薄板的固有振动频率

针对薄板在水中的振动,采用Abaqus,AnsysWorkbench,Virtual lab等软件进行数值计算.几种软件在操作流程上基本一致,与实验结果比较表明,各个软件在计算前几阶模态频率均十分接近.在高频计算时,有些方法可能会存在一些局限性.文中方法可作为水下结构声辐射性能研究有力的手段.     

管路系统抗冲击性能的工程简化方法研究

根据船舶管路系统及元器件布置的特点,利用具有分布集中质量的等效连续梁模型,建立典型管路的力学简化模型。在此基础上结合参数化建模技术、有限元分析技术,分别以固定约束、简支约束和弹簧约束作为模拟约束条件,进行数值计算。回归出典型管路位移响应幅值、应力响应幅值简化计算公式中的各参数,进而获得管路系统抗冲击性能的工程简化计算公式。