湍流进流诱发的二维水翼振动噪声特性研究

为研究螺旋桨流噪声,以螺旋桨的基本构型单位二维翼型为研究对象,研究其在不同工况下的振动噪声规律。以Lighthill声类比理论为基础,应用计算流体力学软件CFX和声学仿真软件LMS Virtual Lab分别模拟在不同工况下翼型的流场和声场分布。取翼型非定常脉动力作为声源,然后采用边界元方法分别求解翼型流噪声和振动噪声。结果表明,噪声水平随速度和翼型攻角的变化呈现较为明显的规律;相比考虑翼型振动时的振动噪声,忽略翼型振动影响的情况下流噪声水平偏大。     

摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析

水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程,轴承—轴颈的动摩擦特性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述,同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-β和Newton-Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明,在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发,系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。     

一种高阻尼螺旋桨在宽带激励力下的振动特性研究

提出一种新型高阻尼螺旋桨结构形式,通过将螺旋桨桨叶简化为弯曲梁,对常规桨叶和新型桨叶的随机振动特性进行对比分析。首先利用基于均匀湍流统计模型的相关分析方法,求取了作用在桨叶表面上的压力谱空间分布;然后运用基于模态叠加法的随机振动理论,讨论了系统参数对桨叶叶尖速度响应功率谱和脉动推力功率谱的影响规律。研究表明新型螺旋桨结构形式具有降低叶片固有频率处峰值响应的效果。     

一维波在水下多层介质中传播的时域解析解

为研究水中压力波在覆盖层-钢板等介质中多次反射透射后对输入压力波的影响,采用波动理论建立一维多层介质声学模型,提出一种计算湿表面(水与覆盖层的交界面)压力的时域解析方法。该方法可以考虑波在多层介质中发生多次反射和透射的复杂情况,并得到时域解析解。针对输入为指数衰减波的情况,该方法的结果通过与有限元结果进行对比,验证了结果的正确性,将该方法的结果与只计及一、两次反射透射影响的近似结果进行对比,结果表明,对于刚性边界条件,该结果与近似结果相比吻合较好;对于气背边界和水背边界,与近似结果相比误差较大。为研究覆盖层参数的影响,对指数衰减波进行无量纲化和参数分析,分析结果表明,随着覆盖层特性阻抗的减小,压力波峰值先减小后增大再减小;随着覆盖层厚度的增大,压力波峰值逐渐减小;入射压力波衰减速度快,压力波峰值减小。该方法对于q(q≥3)层介质中波的多次反射透射分析依然适用。     

基于一维等效模型的弹性平面索网隔振结构非线性振动响应特性研究

基于某型号卫星抑制动量轮扰动的需求,本文提出了一种新型的采用弹性平面索网对动量轮进行振动抑制的隔振结构,将扰动源动量轮组件与承力筒基础隔离,以减小传递到承力筒处的扰动能量,保证安装在承力筒上的敏感载荷正常工作。本文利用实验验证了该结构的隔振性能并且研究了附属部件的对隔振效果的影响。在对索网结构进行分析时,发现其具有非线性特性,为研究其响应,建立了索网结构非线性振动的一维等效模型,研究了其在受到简谐扰动力时的非线性振动特性;并且通过改变索网结构网格的疏密程度和预紧力等参数,研究其对索网振动特性的影响,从而指导结构的设计和参数优化。     

螺旋桨推进轴系摩擦自激扭转振动研究

螺旋桨推进轴系中,转子扭转振动和轴颈-轴承非线性摩擦的耦合可诱发自激振动。为研究轴系摩擦自激扭振的形成机制和基本规律,采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,通过拉格朗日方程和主振型叠加法建立了推进轴系摩擦自激扭振的非线性动力学模型。其后利用多尺度法分析了自激扭振发生的临界参数条件和基本规律,运用数值积分方法进行了动力学响应计算,并研究了主要物理参数对轴系摩擦自激扭振产生条件的影响。研究方法和结果可为推进轴系系统设计提供必要的理论参考。     

粘弹性材料的微振子模型研究

针对利用粘弹性材料进行结构主被动控制的需要,建立了一套确定微子模型各参数的方法,并且与标准流变模型,分数导数模型以及试验结果进行比较,算例表明确定微振子模型各参数的方法有效,同时也表明微振子模型不但能准确描述粘弹性材料的本构关系,而且能与有限元方法相融合,建立二阶线性系统,能很方便地利用线性系统控制理论进行控制设计。     

线性粘弹结构有限元模型的鲁棒降阶方法

为了对粘弹性材料复合结构进行静动力分析及主被动控制,采用微振子模型描述线性粘弹材料的本构关系,先用有限元方法对结构进行离散,然后引入耗散自由度,将非线性的有限元方程转化为普通的二阶系统,最后从系统的可控性、可观性出发提出了一种模型的鲁棒降阶方法。算例表明微振子模型与有限元相结合,能很方便地求出固有频率、阻尼等模态参数及响应。鲁棒降阶算法稳定,能为下一步进行主动控制做好准备。     

主动约束层阻尼板结构动力学建模研究

将有限元法和GHM法相结合，给出了建立主动约束层阻尼（ACLD）板结构动力学模型的新方法。建模时，考虑到粘弹材料（VEM）的纵向位移影响，采用GHM方法描述VEM的本构关系，解决了VEM的力学特性随温度和频率变化的难点，避免因VEM的复杂本构关系而产生的微分积分方程。算例表明本文给出的建模方法是准确的，ACLD结构能够有效控制结构振动。