充液弯管连续/离散模型振动的动刚度解法

由充液弯管三维振动模型切入,应用动刚度法构建了弯管及直管单元的振动求解方法,进而用于组装求解充液管系的振动,可同时适用于含弯管单元的连续模型或只含直管单元的离散模型;通过算例对比,证明动刚度法比传递矩阵法和有限元法在计算效率和精度上有所提升;与充液L型管道振动实验测得的加速度频响曲线对比,验证了本文对于管道组装的计算方法的有效性,此外还分析了连续模型和离散模型的区别及适用范围。     

船舶机械磁悬浮气囊混合隔振技术

有源无源混合隔振是控制船舶低频线谱噪声的重要技术,但工程应用的实例还非常少见。在磁悬浮-气囊混合隔振理论和原理样机研究的基础上,针对船用机械低频线谱的隔振需求,进一步突破了体积小、输出力大、功耗低、频响平直、波形失真度低等磁悬浮作动器工程化设计技术;解决了混合隔振器的稳定性和冲击、摇摆适应性等技术难题;研究了工程实用的控制算法,采用非线性逆模型补偿使控制系统线性化,并提出了窄带Fx-Newton时域算法,可在机械设备运行时的多线谱、多通道耦合、线谱振幅非稳态等情况下实现快速稳定控制;研制了船用200 kW柴发机组混合隔振装置,实验结果表明该技术具有优良的宽频隔振效果和低频线谱控制能力,性能可满足工程实用要求。     

空化水动力学非定常特性研究进展及展望

空化作为一种重要的复杂水动力学现象,具有明显的三维流动特征与剧烈的非定常特性,在水力机械、船舶推进器、水利工程中广泛存在,且通常会带来不利的影响,长期以来一直是水动力学领域研究的重点与难点课题之一.本文首先从实验测量和数值模拟两个角度,综述了空化水动力学非定常特性研究的发展概况,分析了当前存在的问题.在空化实验研究中,主要介绍了空化水洞、空化流场测量以及多物理场同步测量等方面所取得的进展.在数值模拟方法中,对目前的空化模型和湍流模型进行了分类介绍,并重点讨论了大涡模拟、验证和确认等在空化流模拟中的应用.之后以附着型空化为主,同时兼顾云状空泡、空蚀、涡空化等,梳理了其研究中存在的几个关键科学问题,包括空化演变、空化流动的三维结构、失稳机制、空化不稳定性及其与低频压力脉动的联系、空化与旋涡的相互作用、空化与弹性水翼的流固耦合、空化对尾流场影响等.最后展望了空化水动力学的研究方向和未来发展趋势.     

船舶声弹性力学理论及其应用

船舶结构与水介质耦合动力学在改善船舶运动性能与结构安全性,控制船舶振动噪声与提高水下声隐身性能,进行船舶综合性能的优化设计等一系列工程问题中有广泛的应用需求与发展前景.本文综述了船舶水弹性力学、声弹性力学的理论方法、试验技术与应用技术的国内外研究进展;介绍了在带航速三维水弹性力学理论(Wu 1984)基础上,作者所在课题组近年来发展的船舶三维声弹性理论、计算技术及工程应用的概况.简述了船舶三维声弹性理论的部分应用情况及发展方向.     

三弹性圆柱壳体多重耦合声辐射计算方法

为研究多圆柱壳组合结构的声辐射特性,采用模态叠加法建立了3个并排无限长弹性圆柱壳的振动声散射耦合物理模型,充分考虑了三圆柱壳的表面振动与散射声场的耦合,其中散射声场可分解为各圆柱壳刚性散射声场和弹性辐射声场的叠加,数学上将各壳间的声场耦合关系通过柱函数加法公式描述。利用该物理模型,分析了多重散射对稳态声场求解结果的影响,比较了三圆柱壳耦合系统与单个圆柱壳系统的辐射声场指向性、声压级及辐射声功率级的差异及其产生机理,结果表明:结构弹性耦合声辐射不仅在低频对总声场有显著影响,在高频范围也不可忽略;另外,针对本文设定参数的组合圆柱壳,在150 Hz以上频段,两旁圆柱壳对中间圆柱壳在正横方位产生了声辐射遮蔽效应,垂直方位则体现声泄漏作用。本文建立的方法可推广到三维空间任意多壳结构的声振耦合建模。      

混响声场条件下水声互易传递函数的测量及应用

对不规则的混响声场情况的互易测量方法进行了理论研究,对相关测量误差提出了修正方法。通过测量结果的空间平均和混响环境对声能密度影响的评估,修正了声源体积速度的计算值,并在水中进行了试验验证。经修正后的互易测量结果与正向实测结果基本一致。表明混响声场不影响互易原理有效性的成立,但影响了声源体积速度的计算,进而影响了应用互易原理对传递函数的测量。提出的修正方法在不规则的混响声场情况下简单有效,结论为今后基于互易原理的工程应用提供了参考和依据。      

Research progresses and prospects of unsteady hydrodynamics characteristics for cavitation

空化作为一种重要的复杂水动力学现象,具有明显的三维流动特征与剧烈的非定常特性,在水力机械、船舶推进器、水利工程中广泛存在,且通常会带来不利的影响,长期以来一直是水动力学领域研究的重点与难点课题之一.本文首先从实验测量和数值模拟两个角度,综述了空化水动力学非定常特性研究的发展概况, 分析了当前存在的问题.在空化实验研究中,主要介绍了空化水洞、空化流场测量以及多物理场同步测量等方面所取得的进展.在数值模拟方法中, 对目前的空化模型和湍流模型进行了分类介绍,并重点讨论了大涡模拟、验证和确认等在空化流模拟中的应用.之后以附着型空化为主, 同时兼顾云状空泡、空蚀、涡空化等,梳理了其研究中存在的几个关键科学问题,包括空化演变、空化流动的三维结构、失稳机制、空化不稳定性及其与低频压力脉动的联系、空化与旋涡的相互作用、空化与弹性水翼的流固耦合、空化对尾流场影响等.最后展望了空化水动力学的研究方向和未来发展趋势.     

柔性基础准零刚度隔振系统动力学特性分析

为解决工程实践中的低频振动问题,提出了利用柔性基础准零刚度隔振系统对其进行隔离的方法。根据舰船装备实际情况,建立了柔性基础准零刚度隔振系统的动力学模型,利用谐波平衡法和平均法对动力学方程进行了求解,得到了谐波力激励下系统的幅频特性曲线和力传递率。研究了不同激励力幅值、质量比和阻尼比对系统隔振性能的影响。仿真结果表明,相比相应的等效线性隔振系统,通过适当地减小激励幅值和适当地增大质量比、阻尼比,柔性基础准零刚度隔振系统具有更优越的低频隔振性能,隔振起始频率较低,振动衰减率较大。     

舰用柴油发电机组聚氨酯隔振器设计与仿真研究

以柴油机组用聚氨酯隔振器为研究对象,应用有限元软件建立有限元模型并进行仿真分析,得到聚氨酯隔振器在垂向、径向额定加载下参考点的位移,获得聚氨酯隔振器的静刚度、动刚度、固有频率。试验结果表明:聚氨酯胶隔振器的静刚度、动刚度满足工程需求,误差在±15%以内;为聚氨酯隔振器的设计生产提供理论依据和指导。将该研究方法应用于新型聚氨酯隔振器的研发,不仅能缩短聚氨酯隔振器的研制周期,而且可以减少设计成本,一定程度地提高设计精度。     

多通道窄带Fx-Newton时频算法及动力机械有源隔振实验

提出了一种多通道窄带Fx-Newton算法,用多个控制器并联控制各窄带带通滤波器提取的多根线谱。离线辨识次级通道频响矩阵并求逆后,只需L×L个(通道数为L)2阶滤波器即可实现次级通道逆模型滤波,从而使控制器系数向最优值迅速收敛。还提出了窄带滤波相位差的自适应补偿算法,可提高线谱频率波动时的控制鲁棒性。在200 kW实船柴油发电机有源无源隔振装置上进行了实验,结果表明该算法可同时控制10~11根线谱,使每根线谱衰减10~35 dB。该算法运算量小,在保证收敛稳定性的同时、收敛速度大于FxLMS算法(尤其在次级通道矩阵特征值分散度大的情况)。