声呐平台噪声控制机理分析

文章针对舰艇声呐平台的噪声问题,研究了三大噪声源对声呐自噪声的影响。研究表明,声呐舱水动力噪声分量主要受肋骨结构影响,在设计中应避免肋骨的形函数与湍流脉动压力波数—频率谱耦合。舰艇自身的螺旋桨噪声和辐射噪声主要从后部和底部向声呐平台传递,在声呐壁面附近和声呐区域产生较高噪声,为提高声呐自噪声控制效果,应在非透声壁面采取隔声措施。舷侧声呐受艇体振动影响较大,应在声呐单元安装导轨的振动传递途径上采取阻尼控制措施,有效降低声呐单元的振动响应。     

船用离心风机流动诱发噪声定量研究

对于进出口管道开口的大型船用离心风机,其内部非定常流动诱发的噪声是气动噪声和振动噪声的耦合且噪声以基频为主。本文通过数值计算方法定量研究了风机最高效率点(BEP)的基频噪声辐射,包含叶轮气动噪声、壳体气动噪声和壳体振动噪声。基于声学有限元方法,利用FW-H方程耦合URANS流场计算结果数值计算了离心风机的噪声辐射;以流动诱发壳体振动的压力脉动为噪声激励源,基于声学有限元方法,计算了壳体振动噪声辐射。结果表明,壳体基频气动噪声是风机噪声的主要贡献量(87 dB),其次是叶轮基频气动噪声(71dB),壳体基频振动噪声最小(57 dB)。噪声叠加使总噪声辐射增加了0.9 dB,但是声场的指向性没有发生变化。     

气泡帷幕对打桩噪声的影响研究

在海洋工程作业基础桩安装固定过程中，打桩噪声会对海洋哺乳动物听觉系统造成伤害，为保护海洋生态环境，采用气泡帷幕降低打桩噪声。首先将Keller气泡振动模型应用到气泡帷幕模型中，推导气泡帷幕的声学参数，然后采用有限元分析软件进行数值模拟，研究气泡帷幕对打桩噪声的衰减作用，讨论气泡帷幕位置、厚度和空气体积分数对降噪效果的影响。研究发现，空气体积分数对衰减效果有较大影响，在工程实际中，可通过增大空气体积分数来提高气泡帷幕对噪声的衰减作用。     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。     

小水线面双体船尾部结构水下辐射噪声特性及结构优化分析

小水线面双体船型尾部结构与常规单体船相差较大,开展小水线面双体船螺旋桨脉动压力激励尾部结构引起的水下辐射噪声特性研究及结构优化分析对于全船水下辐射噪声的控制具有重要作用。研究结果表明:双桨脉动压力相位差对于各阶脉动压力分量引起的水下辐射噪声都有显著影响,且大部分阶数对应的水下辐射噪声极小值出现在相位差180°时;相比其他优化措施,通过增加脉动压力作用区尾部结构横向加强筋的尺寸来降低各阶脉动压力分量引起的水下辐射噪声具有较高的效费比。     

单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究

基于Geers与Hunter提出的自由场气泡脉动载荷计算方法,利用开尔文冲量法分析气泡自由场假设成立的条件,并将简单结构的计算结果同试验值进行对比,验证了所用算法的有效性。通过对简化的单壳体潜艇结构在不同气泡工况下响应的求解分析,得出如下结论:当气泡与边界距离大于其半径的3倍时,可忽略结构对气泡运动的影响;声固耦合法可有效求解结构在气泡脉动下的响应;在低频气泡脉动载荷激励下,结构的一阶及三阶垂向运动被激起,且以一阶运动为主;结构一阶垂向湿频率与气泡脉动的频率相差一定时,结构频率与其鞭状运动幅度呈负相关趋势;当气泡脉动频率与结构湿频率接近时,结构的响应出现峰值。     

随机面激励的非规则声腔自噪声计算方法研究

舰船声呐罩以及舱室、车厢等常见的非规则声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励产生的水(气)动力噪声,已经或将成为声呐自噪声和舱室噪声的主要成因。文中以一个非规则形状的三维声腔为例,考虑声腔结构振动与内外声场的耦合,采用虚拟膜技术和集成模态法以及功率谱密度概念,建立了声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励的自噪声计算模型和方法。数值计算分析表明:虚拟膜技术和集成模态法可用于舰船声呐罩以及列车和汽车车厢等非规则声腔自噪声计算的声学建模,预报声腔内部水动力噪声或气动力噪声的低中频分量,具有数值方法能够模拟复杂形状声腔和解析方法相应的声振耦合方程维数少的优点。     

侧推器脉动压力及噪声的试验研究

侧推器桨叶负荷重、叶梢间隙很小,比普通螺旋桨更容易产生空泡,因此振动和噪声问题更加突出。公开文献中相关试验研究极少。作者在上海交通大学空泡水筒开展了侧推器脉动压力和噪声的模型试验研究,对于齿轮箱位于桨叶上游的情况,考察了来流速度、螺旋桨转速以及空泡对脉动压力和噪声的影响。试验分析表明前两个因素影响很小;有空泡时的脉动压力和噪声均比无空泡时明显增大;有空泡时,随着空泡数的降低,桨盘面处的压力脉动会进一步加剧,而噪声却下降了。     

水下爆炸压力时频分布的小波包分析

为了对舰船结构和设备的冲击环境进行研究,提出了基于小波包分析的水下爆炸压力时频分析方法.研究了短时非平稳水下爆炸压力实验测试信号的时频分布和能量分布规律,从水下爆炸压力时域信号中提取出冲击波,首次和二次气泡脉动压力信号,分析了它们在不同频带的能量分布规律.结果表明,基于小波包的时频分析方法可以提取水下爆炸压力不同时段的信号进行能量和频率分析,水下爆炸压力中以低频成分为主的气泡脉动压力产生的能量接近总能量的一半,是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源.     

水下爆炸作用下箱形梁模型响应试验研究

对模拟水面舰船结构的箱形梁模型在水下爆炸作用下的响应进行试验,借助高速摄像机观测气泡脉动过程和结构响应过程,发现箱形梁结构在水下爆炸作用下的响应可以分为三个阶段.不同的爆点位置,气泡脉动能够激起不同振动形式的鞭状响应运动.     

基于流体-结构耦合振动的液压脉动滤波器试验研究

分析了船上泵源液压系统压力脉动产生的原因及频率成分。根据气体消声器的原理,结合液压系统高压、大流量等工作特点,设计和制造了一种基于流体-结构(fluid-structure)耦合振动的结构共振式液压脉动滤波器,并推导出其波动衰减的传递矩阵模型。通过调整液压泵转速来改变压力脉动频率,在液压系统压力脉动试验平台上进行了三组对比试验。试验表明,当滤波器的结构振动体固有共振频率与系统频率接近时,系统的脉动能量得到有效衰减,系统的压力波动幅度和脉动率大幅降低。试验结果验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和存在的不足,它为液压系统振动控制提供了新的技术手段。     

基于样本库方法的船舶冲击环境工程化预报方法研究

  目的   为了优化舰船冲击环境预报载荷体系及研究气泡脉动压力对舰船冲击环境的影响,  方法   基于ABAQUS有限元分析软件,采用声固耦合方法模拟某舰水下非接触爆炸特性,通过与现有文献实验数据的对比验证该方法的有效性。在此基础上,针对水下爆炸气泡脉动压力进行冲击环境特性的研究。  结果   结果表明：气泡脉动压力对舰船低频响应有放大作用,垂向冲击谱值的影响要大于其他2个方向;上层甲板受气泡脉动的影响仍然较大,验证了甲板低频响应的衰减规律;对水下爆炸实验和冲击环境进行预报时,计算时间选取为1.5倍气泡一次脉动周期才可得到较准确的冲击环境数据,以此来验证海军标的准确性。  结论   研究结果有利于优化舰船冲击环境预报流程中各参数的选取,并可用于指导舰船冲击环境的预报。     

水下爆炸气泡脉动载荷影响因素分析

水下爆炸中的气泡脉动载荷是造成舰船总体毁伤的主要原因,气泡载荷的准确预报对舰船抗冲击设计研究具有重要意义。基于势流理论,建立考虑气泡迁移效应、自由表面效应的水下爆炸气泡脉动模型。通过不同药量和气泡沉深的算例,对迁移效应和自由表面效应这两种影响因素进行比较分析,详细讨论两种因素对气泡脉动的影响。最后,将气泡脉动载荷的数值计算结果与经验公式进行对比和验证,结果吻合良好。算例表明,考虑迁移效应、自由表面效应的气泡脉动模型可以对中场水下爆炸气泡脉动载荷提供较准确的预报。     

螺杆式滑油泵异常振动故障诊断

某船用螺杆滑油泵出油管路振动烈度高达257. 7 mm/s,文章测量了该泵和另一台同型号泵的管路、泵体的振动速度和振动加速度波形,并逐一进行比较分析。管路振动速度波形和频谱表明,故障泵振动不稳定,速度频谱中存在明显的异常频率成分。泵体振动加速度波形分析结果表明,正常泵高频脉冲信号出现的频率与泵的正常排油频率对应。故障泵高频脉冲信号出现的频率明显不规律,说明故障泵的螺杆配合存在问题。泵体高频脉冲信号对于螺杆泵的状态监测与故障诊断具有重要意义。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

舰船在水下爆炸载荷作用下的总强度研究

通过数值方法模拟舰船受水下爆炸冲击波载荷及气泡脉动载荷作用下的整体响应。计算过程中,考虑波浪载荷的作用,给出水下爆炸载荷与波浪载荷联合作用下船体响应计算方法,并与传统舰船船体强度分析方法相结合,分别研究水下爆炸冲击波载荷、气泡脉动载荷以及波浪载荷的相互作用下,船体强度计算方法。研究结果表明,在水下爆炸冲击波阶段可以忽略波浪载荷的影响,而在气泡脉动阶段,必须考虑波浪载荷与气泡载荷的联合作用。本研究旨在为水下爆炸载荷作用下的舰船总强度研究提供参考。     

海洋平台压缩机管系气流脉动分析

在开发海上天然气资源过程中,压缩机管道振动会造成管道结构疲劳破坏、计测仪表失真或损坏等严重的危害,而气流脉动是导致往复式压缩机管系振动的根本原因。对气流脉动产生的原因进行简要分析,并根据转移矩阵法,在得到各管系单元的转移矩阵的基础上,采用MATLAB编程设计压缩机管系气柱固有频率的预报系统,对一段复杂管系的气柱固有频率进行计算,将其与试验值相对比,验证该预报系统的可靠性。采用Bentley PULS XM软件对某海洋平台的部分压缩机管道系统进行压力脉动计算,并将计算结果与规范要求相比较,对其管道系统的不合理的部分进行优化。     

基于相位调谐理论的高速行星齿轮箱振动抑制改进设计

针对某NGW型高速行星齿轮箱振动偏大的问题,通过对其振动频率进行测试分析,认为其啮合频率及倍频是振动偏大的主要因素,进而根据相位调谐理论对齿轮基本参数进行重新调整。对比调整前后齿轮箱的振动数据发现,调整后该型齿轮箱的振动加速度大幅降低,其振动偏大的问题得以有效解决。