基于FPGA的振动监测系统设计与实现

针对长时间持续监控设备或结构振动的需求,基于FPGA技术构建了一个多通道振动监测系统,论文详细介绍了监测系统的硬件构成,FPGA的固件设计及基于USB接口的数据传输的实现。系统已在实际工况下运行,可靠性良好,并具有良好的可扩展性。     

离线船舶机电设备振动采集仪系统设计

设计了离线振动采集仪的硬件系统,通过对传感器电源模块的进行了节电控制设计,优化振动信号的采集策略和采集节奏,提出了振动信号数据处理和存储方法,实现了无人关注下自主对船舶机电设备振动信号连续近百天的采集任务。应用结果显示,采集仪系统结果准确可靠,实现了全工况的实船振动数据的采集设备。     

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。     

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。     

潜水器纵倾调整系统噪声分析及控制建议

针对潜水器纵倾调整系统,从噪声源种类、机理和传递途径入手,分析该系统在2种工作工况下的有效噪声源.通过对有效声源进行内部振动加速度测试和外部水噪声测试,结合已有研究成果,逐步分析该系统对潜水器水噪声的影响,并据此提出潜水器纵倾调整系统在各工况下的低噪声控制建议.     

带螺旋桨激振力的轴系耦合纵向振动特性分析

采用CFD方法计算目标螺旋桨的敞水性能,通过Fourier变换得到轴承激振力的频域特性。结合舰艇推进轴系的一般结构形式,建立桨—轴—艇耦合系统纵向振动动力学模型,将先前计算所得的螺旋桨激励特性与振动能量传递相结合,讨论了纵向振动形式下螺旋桨激励振动功率流的传递和振动能量传递耗散的特性,从能量角度分析纵向振动在系统耦合振动中的影响,进而基于模拟工况探讨振动能量在轴系耦合振动中的传递机理。     

某型艇用幅压直流电动机振动分析及改进措施

分析了直流电动机的振动影响因素及其特征频率,采用LMS Test.Lab软件对某型艇用直流幅压电机的1/3倍频程频带振动加速度级进行了测量分析。针对试验过程中出现的某些频率点振动超标的现象,分析了原因并采取了改进措施,最终保证了电机振动指标合格。     

含中介轴承的双转子系统动力学建模及振动分析

为了深入研究复杂工况下燃气轮机双转子系统的动力学特征,根据中介轴承对双转子系统的耦合作用,基于Ansys建立中介轴承-双转子系统三维实体有限元模型,进行仿真模拟。考虑内外转子转速、负载、偏心、接触及摩擦等因素,计算整个系统的固有振动特性及临界转速,并与试验结果进行对比验证。计算双转子系统在不同转速下的振动响应,分析其不平衡振动耦合特性规律,为工程实际中转子系统的设计提供参考。     

对转桨和单桨空泡水筒噪声测量对比试验研究

为了研究对转桨和单桨的目标特性差异,在大型空泡水筒中针对单桨和对转桨的非空泡和空泡工况进行了噪声测量试验,采集了单桨和对转桨在空化条件和非空化条件下的噪声信号。首先针对空泡水筒自身特性进行了分析研究,发现空泡水筒在1.8 kHz和3.8 kHz附近易产生混响干扰。其次,借助数字信号处理技术对测量的声信号进行谱分析,对比研究了单桨和对转桨在空化条件和非空化条件下噪声信号在频域上的差异和规律,并采用频闪仪和高速摄像机对桨叶空泡进行了观察。试验表明,在非空化条件下,相同工况时对转桨噪声级比单桨高6 d B以上,对转桨倍频程衰减值要小于单桨,对转桨和单桨的三分之一倍频程谱在1.8 kHz和3.8 kHz附近会出现峰值,单桨8 kHz附近峰值是由唱音引起;在空化条件下,相同工况时对转桨和单桨三分之一倍频程谱变化趋势基本一致,对转桨噪声级比单桨高3~20 d B。在空化和非空化条件下,对转桨的调制谱特征比单桨复杂,对转桨的调制频段要远大于单桨,对转桨前后桨一阶叶频组合的调制作用最强,而单桨一阶叶频调制作用最强。     

船舶复杂混合动力推进轴系振动研究

混合动力推进系统具有结构复杂性、运行工况多样性等特点。本文以某船舶混合动力推进系统为研究对象,分析其振动机理及建立复杂推进系统振动数学模型。选取混合动力推进轴系典型扭转振动运行工况进行计算与分析,研究其扭转振动特性;同时借助混合动力推进轴系校中与回旋振动数学模型,阐述设计阶段轴承布置的合理性对其有重要意义。该研究为对混合动力推进系统的低噪声设计理论研究及工程设计具有一定的指导意义。     

船用燃气轮机盘-叶耦合系统固有振动特性研究

随着船用燃气轮机的转子轮盘不断向轻、薄的方向优化,只考虑根部固支下叶片的振动已不再能满足安全需求,将轮盘—叶片作为一个耦合系统来研究其振动特性是十分必要的。而且转子在高温高转速下工作,为了准确求解耦合系统的振动特性,不可忽视温度、转速对振动的影响。文章建立了船用燃气轮机转子盘—叶模型,应用有限元程序和循环对称结构算法,从实际工况角度出发,计算不同旋转、不同温度及其变化率下耦合系统的固有振动特性。归纳出温度、转速与盘—叶耦合系统固有振动特性间的关系,为预防船用燃气轮机转子出现耦合共振危险及可靠性计算提供了数值依据。     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

舰船转台系统噪声诊断技术

基于振动信号理论分析以及振动噪声试验方法,对某舰船转台系统的表面振动加速度以及表面声压级进行测试研究分析。实验结果表明,随着转台系统转速的增大,其振动加速度值以及噪声值显著增加。不同工况下,振动与噪声能量分布较为一致且主要集中在1 200～2 000 Hz之间,峰值频率间隔为方位电机轴频。主轴的齿轮啮合频率对应振动噪声能量较小,方位电机和减速机的振动加速度明显大于转台主轴齿轮振动加速度,相同转速下方位电机连减速机空转时噪声值大于转台噪声值,方位电机和减速机为转台系统噪声主要来源。对方位电机以及减速机进行减振处理,可降低转台噪声值。     

船舶动力设备及推力轴承集成隔振系统设计

提出将船舶动力装置及推力轴承安装在公共基座上进行集成隔振,建立集成隔振系统的理论模型,重点分析了螺旋桨静态推力作用下隔振系统的位移特性,并研究船舶倾斜摇摆工况下系统主要设计参数对推力轴承位移特性与系统固有频率的影响。优化设计计算结果表明,船舶静态及准静态工况下,集成隔振系统位移较小,对具有位移补偿功能的推力轴承具有设计参考意义;主要设计参数对系统固有频率影响较小,能够有效隔离推进轴系振动。     

船用汽轮发电机组多激励振动特性研究

对船舶机舱动力系统典型设备汽轮机发电机组及浮筏隔振系统进行有限元三维实体建模,并分析了汽轮发电机组在自重的情况下引起的静变形;同时考虑联轴器和轴承的不对中效应,根据平衡条件,建立了转子-轴承动力学系统模型,在单轴向多激励加载模式下,计算得出不同工况下船舶汽轮机发电机组及浮筏隔振系统在激扰力下的最大振幅,初步揭示了其振动规律,为建立机舱动力设备振动特性预报方法提供了参考。     

饱和粉土三轴等p应力路径试验特性研究

为了研究粉土结构受力拉伸和压缩演化过程,以饱和粉土为研究对象,采用振动三轴试验系统,进行饱和粉土等p应力路径试验,分析压缩和拉伸试验过程中粉土的变化,揭示受力影响下粉土变化规律及产生原因,探讨各类参数之间的关系,试验结果表明:拉伸试验和压缩试验中相同围压条件下粉土越密实应力峰值越大.同种粉土拉伸或压缩试验,围压越大应力...     

水润滑橡胶艉轴承摩擦振动图像序列的处理方法

为了掌握水润滑橡胶艉轴承摩擦诱导振动的特征,文章搭建了一种基于计算机视觉的原位测量系统。以测量系统中高速相机采集的图像序列为研究对象,提出了一种处理方法,用来挖掘试块的摩擦振动信息。结果表明,该方法能有效处理分析不同工况下采集的图像序列,为水润滑橡胶艉轴承摩擦振动机理研究和推进轴系减振降噪提供思路。     

基于BEM的通海阀流噪声与流激振动噪声数值模拟对比研究

通海阀在船舶海水系统中应用广泛,高压差条件下通海阀振动噪声问题突出。在大压差工况下,对某船海水系统通海阀内部流动进行分析。考虑海水对管道振动的影响,计算通海阀的结构"湿模态"。基于流场和模态数值计算结果,采用声学边界元法对该通海阀流噪声和流激振动噪声分别进行数值计算。将流激振动辐射噪声数值计算结果与流噪声数值计算结果对比,结果表明通海阀结构振动产生的辐射噪声较流噪声小100 d B以上,即流激振动噪声完全湮没在流噪声中,对该系统通海阀噪声进行治理时应该优先考虑流噪声。     

变频调速对离心泵振动的影响研究

作为动力源机械,离心泵广泛应用于流体管路系统中。为了满足不同工况下系统对离心泵流量的需求,可以采用节流阀或变频器对离心泵流量进行调节。试验测试了节流调速和变频调速时离心泵出口振动,分析了离心泵出口振动特性,发现离心泵出口振动具有比较明显的低频线谱,且线谱频率与电机和泵的转速相对应。对2种流量调节方法下离心泵出口振动振级进行比较,发现变频调速时离心泵出口振动更小,因此通过变频调速,可以降低离心泵出口振动。     

舱内气体爆炸载荷下CNG运输船货舱结构动态响应研究（英文）

压缩天然气(CNG)运输船是以高压气瓶的形式进行天然气运输的一种新型船舶,在长时间的运输过程中有可能会因各种不良因素引发气体爆炸,从而对船舶结构构成威胁。文章针对世界上第一艘CNG运输船,开展了在舱内气体爆炸载荷作用下的货舱结构动态响应研究。根据该船特点确定了风险源、爆源位置和泄露量,应用MSC.PATRAN/DYTRAN软件进行了有限元仿真计算,分析比较了舱室中不同结构的应力、变形和吸能状况。得出了舱内气体爆炸载荷下最危险的工况,并对此工况提出了相应的结构加强方案。