检索结果-内蒙古大学图书馆

船舶力学 2019年第1期23卷 9-19页

作者：邹冬林张建波塔娜饶柱石上海交通大学振动冲击噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数。但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略。针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分... 详细信息

在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数。但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略。针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分析中常使用的面元法,构建了螺旋桨随轴系在水中振动时的附加质量与阻尼数值计算方法。目前求解附加质量的经典方法是基于运动物体引起流体动能变化来求解,但该方法不能求解附加阻尼。文中证明了所提出的方法与经典方法是完全等价的,同时利用该方法还可以求解附加阻尼。最后以球体、椭球体及螺旋桨为对象给出几个算例,并与解析解或其它文献计算结果比较,误差均在合理范围内,表明文中提出的方法的有效性。

关键词：附加质量附加阻尼螺旋桨流固耦合面元法

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基于频响函数综合的推进轴系动力学建模与支撑结构参数优化分析

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振动与冲击 2019年第4期38卷 33-39页

作者：黄修长苏智伟倪臻张振果华宏星上海交通大学振动冲击噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电... 详细信息

针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电机、隔振器和船体子结构,通过二次频响函数综合建立了耦合系统的频响函数表达式;利用该建模方法和灵敏度分析建立了以均方传递力、传递功率流为优化目标的优化模型,针对轴承、隔振器和高弹的刚度参数进行优化。结果表明:基于频响函数综合的子结构建模和优化方法效率高,适合于对支撑结构刚度参数进行优化;对一模型的匹配优化结果表明,轴承和隔振器刚度减小、高弹性联轴器的刚度增加对减小振动传递有利。

关键词：推进轴系频响函数综合建模与优化灵敏度分析

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轴系纵振诱发的螺旋桨轴承力特性研究

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船舶力学 2022年第2期26卷 172-182页

作者：邹冬林冷子珺徐江海塔娜饶柱石上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

船舶螺旋桨工作时,除了不均匀流场会产生轴承力外,推进轴系振动同样会使螺旋桨产生轴承力。目前针对这类轴承力的研究非常少,因此本文利用面元法结合转子动力学理论构建了考虑不均匀流场与轴系振动同时作用下的螺旋桨轴承力预报模型,基... 详细信息

船舶螺旋桨工作时,除了不均匀流场会产生轴承力外,推进轴系振动同样会使螺旋桨产生轴承力。目前针对这类轴承力的研究非常少,因此本文利用面元法结合转子动力学理论构建了考虑不均匀流场与轴系振动同时作用下的螺旋桨轴承力预报模型,基于该模型探讨了轴系纵向振动与其诱发的螺旋桨纵向轴承力间的相互关系。通过对一系列半径、叶数、螺距比和盘面比不同的螺旋桨进行计算,拟合得到了螺旋桨纵向轴承力的估算公式,最后进行了实验验证。研究表明:轴系纵向振动诱发的螺旋桨纵向轴承力与轴系纵振幅值成正比关系,与纵振频率成平方关系。本文的研究有助于人们进一步加深对螺旋桨轴承力特性的认识。

关键词：轴承力附加轴承力面元法转子动力学轴系振动螺旋桨

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推进轴系弯-纵耦合非线性效应对推力测量精度影响研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 1063-1072页

作者：邹冬林马相龙吴昊薛林杨宇泽塔娜饶柱石上海交通大学振动、冲击、噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海船舶设备研究所上海200031 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

高精度监测推进轴系推力对船舶快速性预报、船-机-桨优化匹配及轴系健康管理等具有重要意义。然而,对于超长推进轴系,由于其跨距大、细长比(轴系半径与长度之比)小、且承受推力大,此时轴系将产生严重弯-纵耦合非线性变形。这将对基于应... 详细信息

高精度监测推进轴系推力对船舶快速性预报、船-机-桨优化匹配及轴系健康管理等具有重要意义。然而,对于超长推进轴系,由于其跨距大、细长比(轴系半径与长度之比)小、且承受推力大,此时轴系将产生严重弯-纵耦合非线性变形。这将对基于应变或变形位移等形变信息来测量推力的方法产生重要影响。因此,本文研究推进轴系弯-纵耦合非线性效应对推力测量精度的影响。考虑Von Karman非线性位移-应变关系,利用Hamilton变分原理结合有限元方法建立推进轴系非线性力学模型,研究弯-纵耦合效应对轴系变形位移和应变的影响规律,以及由此引起的推力测量误差。研究结果表明:在低转速时,轴系弯-纵耦合效应较弱,对推力测量影响很小;高转速时,忽略轴系弯-纵耦合效应将引起较大测量误差(240 r/min时,误差可达13.95%);测点越靠近螺旋桨,弯-纵耦合效应越强,推力测量误差越大,因此将测点布置在轴系前端推力轴承附近可有效减少轴系弯-纵耦合效应引起的测量误差。研究结果对跨度大、细长比小的超长轴系推力测量有指导意义。

关键词：推进轴系推力测量非线性弯-纵耦合有限元法

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随轴系做复杂空间运动的船舶螺旋桨水动性能计算

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船舶力学 2019年第8期23卷 926-935页

作者：邹冬林张建波田佳彬塔娜饶柱石上海交通大学振动冲击噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 武汉第二船舶设计研究所武汉430205 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

船舶航行时,附在转轴上的螺旋桨通常做复杂的空间运动。这是因为一方面螺旋桨和转轴不可避免地存在偏心,使得在不平衡激励下转轴在绕自身中心线旋转的同时又发生空间涡动(又称为进动);另一方面,螺旋桨通常工作在不均匀的流场中(即使来... 详细信息

船舶航行时,附在转轴上的螺旋桨通常做复杂的空间运动。这是因为一方面螺旋桨和转轴不可避免地存在偏心,使得在不平衡激励下转轴在绕自身中心线旋转的同时又发生空间涡动(又称为进动);另一方面,螺旋桨通常工作在不均匀的流场中(即使来流均匀,轴系涡动亦会导致流场的不均匀),桨叶表面的脉动力也会导致转轴的空间振动。对具有复杂三维运动的螺旋桨的水动性能预报是一个难点。本文建立了螺旋桨在流场中随轴系做复杂空间运动时的水动力预报数学模型,并利用不定常面元法求解了这一问题。该方法按时间步顺序求解,考虑了不均匀流场、轴系振动、尾涡的非线性运动及卷曲等因素。利用本文提出的方法并结合结构动力学模型,可以方便地研究流体-螺旋桨-轴系双向流固耦合等问题。同时该方法也可以用来预报船舶转弯、船舶升沉及纵摇振荡、螺旋桨启停及加速等复杂工况下的螺旋桨水动性能。文中通过一个算例验证了算法的有效性。最后,预报了轴系纵向振动幅值为1 mm,振动频率为3 Hz并伴有微量回旋振动时所引起的4381螺旋桨的脉动力。研究表明推力脉动分量大约为其静态分量的4.5/1 000,扭矩脉动分量大约为其静态分量的4/1 000。

关键词：船舶螺旋桨轴系振动流固耦合不定常面元法尾涡非线性

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考虑弹性地基的正交双曲蜂窝夹层壳体自由振动分析

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振动与冲击 2022年第9期41卷 1-8页

作者：倪臻李旦望夏烨周凯华宏星中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 上海交通大学振动冲击噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下... 详细信息

给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。

关键词：正交双曲蜂窝夹层壳自由振动一阶剪切理论弹性地基

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泵喷推进器间隙流动控制技术试验研究

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中国舰船研究 2023年第1期18卷 141-151页

作者：韩蕊林余海廷华宏星李辉耀黄修长董小倩上海交通大学振动噪声冲击研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

[目的]旨在抑制转子叶梢间隙流动,解决其给泵喷推进器水动力性能和非定常激振力带来的问题。[方法]以某型前置定子式泵喷推进器为对象,采用环状柔性密封结构与转子端环配合的方法,研究其抑制转子叶梢的间隙流动的有效性。通过保持导管... 详细信息

[目的]旨在抑制转子叶梢间隙流动,解决其给泵喷推进器水动力性能和非定常激振力带来的问题。[方法]以某型前置定子式泵喷推进器为对象,采用环状柔性密封结构与转子端环配合的方法,研究其抑制转子叶梢的间隙流动的有效性。通过保持导管结构近似刚性固定,测得推进器转子的推力和扭矩,给出转子的敞水效率,在高功率频闪仪的辅助下,观察记录各设计工况下的空化初生点,计算绘制出推进器的空化初生特性曲线。针对有/无间隙的推进器模型,在空化/非空化状态下通过试验测得转子轴的振动加速度,以此评估间隙消除对轴系振动的影响。[结果]结果显示:带有柔性密封结构的泵喷推进器,其转子的推力和扭矩显著提升,也使得转子敞水效率在中低进速系数下得到显著提升,且在设计点附近基本保持不变,在较高进速系数下略有下降;在设计点附近一段很宽的进速系数(0.85振动加速度幅值在大多数特征频率处都显著降低。[结论]研究结果表明,采用柔性密封结构来抑制叶顶间隙流动,对于提高中低进速系数下的转子敞水效率、优化设计点处的空化性能以及抑制推进器的轴系振动等具有积极作用。

关键词：泵喷推进器水动力性能间隙流动振动特性空化初生

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超声速气流中复合材料壁板的动力学分析及其控制

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动力学与控制学报 2020年第6期18卷 67-76页

作者：周凯倪臻黄修长华宏星上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心机械与系统国家重点实验室振动冲击噪声研究所上海200240

超声速飞行器外表具有大量的蒙皮壁板结构,其在巡航过程中会受到气动、热、声及机械等载荷的联合作用.本文针对超声速气流中的复合材料壁板结构,基于一阶剪切变形理论(First-Order Shear Deformation Theory,FSDT)和超声速活塞理论,推... 详细信息

超声速飞行器外表具有大量的蒙皮壁板结构,其在巡航过程中会受到气动、热、声及机械等载荷的联合作用.本文针对超声速气流中的复合材料壁板结构,基于一阶剪切变形理论(First-Order Shear Deformation Theory,FSDT)和超声速活塞理论,推导得到了复合材料壁板的气热弹动力学的能量泛函,并运用Hamilton原理变分求得系统的控制方程,利用牛顿迭代法结合Newmark法,求解获得了壁板的临界颤振动压和时域动力学响应.通过变参数计算,分析了不同参数对于壁板动力学响应的影响.最后,应用非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)对复合材料壁板的动力学响应进行颤振控制,结果表明,NES可以有效降低壁板的颤振极限环振幅,从而极大提高超声速飞行器的可靠性和寿命.

关键词：复合材料壁板动力学颤振非线性能量阱

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螺旋桨激励下桨-轴系-艇体水下声振耦合响应特性的理论与实验研究

螺旋桨激励下桨-轴系-艇体水下声振耦合响应特性的理论与实验研究

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第十二届全国振动理论及应用学术会议

作者：苏金鹏林振坤田嘉劲焦素娟华宏星上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心振动冲击噪声研究所机械与系统国家重点实验室

螺旋桨激励力通过桨-轴系传递到艇体,引起艇体的振动,向水中辐射高分贝的噪声,导致整艇的声隐身性能下降。因此,耦合系统在螺旋桨激励下的声振耦合特性对总体结构设计至关重要。本文综合利用耦合有限元/边界元的数值方法和水下大尺度模... 详细信息

螺旋桨激励力通过桨-轴系传递到艇体,引起艇体的振动,向水中辐射高分贝的噪声,导致整艇的声隐身性能下降。因此,耦合系统在螺旋桨激励下的声振耦合特性对总体结构设计至关重要。本文综合利用耦合有限元/边界元的数值方法和水下大尺度模型振动与声辐射实验,研究了桨-轴系-艇体耦合系统在螺旋桨激励下的振动与水下声辐射特性。分析得到了低频段耦合系统的优势声辐射结构模态,为艇体结构以及轴系的声学优化设计提供了理论基础。基于地震响应计算模型,构造了一种可以考虑螺旋桨弹性对整艇声辐射影响的桨的等效模型,通过数值计算和实验给出了螺旋桨一阶固有特性对系统声振耦合响应的影响规律,给出了螺旋桨与轴系-艇体耦合结构的匹配性设计思想,具有重要的工程应用价值。

关键词：桨-轴-艇体声振耦合响应耦合FEM/BEM 水下振动声学实验

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基于假设振型法的正交各向异性板热模态及响应求解

基于假设振型法的正交各向异性板热模态及响应求解

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第十二届全国振动理论及应用学术会议

作者：周凯苏金鹏高丹妮黄修长华宏星上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心机械与系统国家重点实验室振动冲击噪声研究所

高超声速飞行器多采用薄壁结构,其在巡航或再入过程中面临复杂的热环境,热环境会显著影响这些薄壁结构的固有特性。本文以正交各向异性板为研究对象,通过假设振型法求解了热环境下正交各向异性板的热模态及响应。矩形板的动能和势能采... 详细信息

高超声速飞行器多采用薄壁结构,其在巡航或再入过程中面临复杂的热环境,热环境会显著影响这些薄壁结构的固有特性。本文以正交各向异性板为研究对象,通过假设振型法求解了热环境下正交各向异性板的热模态及响应。矩形板的动能和势能采用经典板理论,运用Hamilton原理变分求得系统的质量矩阵和刚度矩阵,通过求解特征值问题获得了热环境下正交各向异性板的频率、振型及响应。将该方法所得到的结果与有限元结果对比,并讨论其收敛性,验证了该方法的有效性和准确性。最后讨论了温度对于正交各向异性板的固有特性及响应的影响。

关键词：正交各向异性板振动热环境假设振型

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