邮轮舱室结构振动预报与控制

基于有限元法（Finite Element Method,FEM）,对邮轮进行振动预报。分析了邮轮的几个主要的振动源,包括主机、辅机以及螺旋桨等动力设备的振动激励特性,运用Patran软件建立邮轮振动预报有限元模型,并对邮轮进行了振动计算分析,取振动加速度值均方根结果与ISO6954- 2000E标准的限值进行比较评价。计算结果表明：除了第七甲板局部舱室以外其余各处均满足振动标准,并发现第七层甲板局部舱室在11Hz下振动严重超标,分析原因是由于螺旋桨工作引起的局部舱室共振。针对局部舱室振动过大问题,提出在振动过大区域的甲板下方焊接L型钢以降低振动量,改进后第七层甲板最大振动加速值较之前减小56.7%,满足标准要求。     

100m新型极地探险邮轮振动特性研究

建立了新型极地探险邮轮的有限元模型,利用虚质量法计算了整船湿模态,并与激励力主频对比,初步验证整船结构振动特性设计的合理性。通过频响分析方法计算了振动速度-激励力的导纳矩阵,测试了航行时船尾底板和主机机脚处的振动速度,利用测试振动速度和导纳矩阵反推出螺旋桨和主机激励力。将得到的螺旋桨和主机激励力加载至有限元模型中,计算各个舱室的振动速度,并与舱室振动速度测试值对比,误差在工程允许范围内,验证了激励力的准确性。在有限元模型上单独加载螺旋桨和主机激励力,计算各个舱室的振动速度,分析两种激励源对各个舱室振动速度的贡献率,为新型极地探险邮轮的前期振动评估和后期振动控制提供针对性参考。     

基于统计能量法的邮轮舱室噪声预报与控制

基于统计能量分析法（Statistical Energy Analysis,SEA）,对邮轮舱室噪声进行了预报研究。分析了邮轮的主要噪声源,包括柴油机、发电机组、螺旋桨、空调和风机等动力设备工作时产生的空气和结构噪声。然后利用VA One软件建立了邮轮全船的SEA仿真模型,对其动力设备舱室和生活娱乐舱室等典型舱室进行了噪声预报,得到了各舱室的噪声频谱图及总的声压级值,并与IMO标准的限值进行比较。计算结果表明除四人间室外其他舱室均符合标准。分析四人间室的主要噪声来源,发现主要是上层的空调机室对其影响较大。提出对空调机室铺设不同结构类型的浮动地板来降低四人间室的噪声值,对比分析可得结构2和3降噪效果良好。最后研究了浮动地板不同厚度矿棉的声学特性,发现存在最优的厚度。     

基于统计能量法的邮轮舱室噪声预报与控制

基于统计能量分析法（Statistical Energy Analysis,SEA）,对邮轮舱室噪声进行了预报研究。分析了邮轮的主要噪声源,包括柴油机、发电机组、螺旋桨、空调和风机等动力设备工作时产生的空气和结构噪声。然后利用VA One软件建立了邮轮全船的SEA仿真模型,对其动力设备舱室和生活娱乐舱室等典型舱室进行了噪声预报,得到了各舱室的噪声频谱图及总的声压级值,并与IMO标准的限值进行比较。计算结果表明除四人间室外其他舱室均符合标准。分析四人间室的主要噪声来源,发现主要是上层的空调机室对其影响较大。提出对空调机室铺设不同结构类型的浮动地板来降低四人间室的噪声值,对比分析可得结构2和3降噪效果良好。最后研究了浮动地板不同厚度矿棉的声学特性,发现存在最优的厚度。     

11.4万吨油船全频段舱室噪声预报分析

以11.4万吨阿芙拉油船为研究对象,运用VA One噪声分析软件在63 Hz~8 000 Hz频段开展油船舱室噪声预报分析研究。根据模型平板和声腔子系统的模态数,将求解频段划分为高频段和中频段,采用统计能量分析方法(SEA)和混合法(Hybrid FE-SEA)预报计算各频段舱室噪声。结果表明,大部分舱室的噪声预报值都符合MSC.337(91)的限值要求。针对不符合规范要求的舱室,分析噪声超标原因并提出相应降噪措施,使油船所有舱室噪声预报值均满足规范要求。     

海洋平台舱室高频噪声预报与控制

基于统计能量分析法,建立海洋平台高频噪声预报模型,采用VA One预报舱室有无舾装材料的高频噪声,将计算得到舱室噪声A声级与规范要求值进行对比,分别得到满足与不满足噪声规范要求的舱室。对不满足规范噪声要求的舱室采取降噪措施处理,并根据舱室能量输入情况和能量传递路径来确定阻尼材料最佳布置位置。根据不同吸声材料在不同频段内吸声特点,对舱室布置多层吸声材料组合并进行舱室声压级计算。选用序列二次规划法,对多层吸声材料厚度和重量进行声学优化,并通过七组对比计算验证优化结果的准确性。     

车内后视镜振动特性仿真与实验分析

在进行某型号后视镜振动测试时,发现其在低于80Hz的一阶固有频率附近镜面振动量超标。为达到后视镜的振动行业标准,对其进行了有限元仿真计算和实验测试研究,分析了不同结构参数对其固有频率和振动幅值的影响,以此对该型后视镜结构进行了优化,从而降低该型号后视镜在标准要求频率范围内的振动幅值,使其振动特性满足了行业要求。     

考虑船舶内装的舱室噪声预报与控制

建立船舶舱室噪声预报模型,充分考虑船舶内装材料对噪声预报的影响,基于统计能量法实现舱室噪声预报并与实测值进行比较,结果表明:添加内装后的舱室噪声预报值与实测值在趋势上吻合较好,带宽合成后舱室噪声预报值与实测值差值均在3 dB以内,表明所提出的舱室噪声预报方法可靠,计算准确。通过与DE56新标准中舱室噪声限值进行比较并分析噪声能量输入路径找到舱室噪声超标的主要原因,铺设浮动地板并结合吸声技术进行降噪处理,降噪后各舱室噪声均已符合相关标准。     

基于原点速度反馈的推进轴系横向振动传递控制研究

螺旋桨脉动力诱导的轴系-壳体耦合振动是水下航行器低频振动声辐射的重要原因之一。针对推进轴系横向振动传递控制,提出一种基于原点速度反馈的主动艉支承控制方法。建立包含六自由度主动艉支承的螺旋桨-轴系-壳体耦合振动模型,考虑原点速度反馈策略,计算主动支承对推进轴系横向振动传递的控制效果。分析结果表明,将六自由度主动艉支承用于横向振动传递抑制,能够在0～200 Hz内有效降低系统固有振动幅值,而且与推力轴承处主动控制相结合,在重点模态频率处可取得更优的控制效果。     

基于Hilbert-Huang变换的轴流泵流动诱导振动试验

对不同叶片角度下轴流泵站机组正常运行和开机状态进行振动试验,对比分析振动信号特征,探寻叶片角度在正常运行和开机状态下对机组振动的影响规律,为保证机组安全稳定运行提供参考。得到以下结论:正常运行工况下,随叶片角度从-8°增大到+8°,外筒体和下机架的振动幅值整体表现出逐渐升高的趋势,主轴摆度的幅值基本不变,满足无限制长期运行要求;沿来流方向监测的振动信号主要频率成分包括2.5 Hz和10 Hz;垂直来流方向及轴向的振动信号主要频率成分包括2.5 Hz,10 Hz和20 Hz,与水泵的转频2.5 Hz成倍数关系;随着叶片角度从2°增大到8°,部分测点振动峰峰值逐渐超出50μm,进入C区域,说明水泵不宜在大角度下长期持续运行。     

海上升压站振动测试和分析

近海风电场产生的电压需要经过海洋升压站升压后输送到陆地使用,振动检测和分析是海洋升压站的日常安全维护的重要手段,江苏某近海风电场升压站震感强烈,为了检测升压站的结构健康状况,测试此升压站的实际振动情况,组建振动检测系统,测试得到此升压站第1层和第4层2个水平向和垂直向振动加速度和振动速度的数据,并且对数据进行时程图和自功率谱的分析,发现此升压站高层振动强度大于底层振动强度,机电设备的振动对于升压站局部振动影响较大,严重时会影响正常生活和工作,振动1阶固有频率较低,结构振动能量主要集中在1阶固有频率处,但是第1层振动和第4层振动的主要频率在各个方向都有稍微的偏差,偏差不足1%。测试和分析结果表明,机电设备对于升压站局部振动影响明显,此升压站可能存在结构连接松动的情况,研究结果可以为海洋升压站的快速故障诊断提供一定的参考。     

海上升压站振动测试和分析

摘 要：近海风电场产生的电压需要经过海洋升压站升压后输送到陆地使用,振动检测和分析是海洋升压站的日常安全维护的重要手段,江苏某近海风电场升压站震感强烈,为了检测升压站的结构健康状况,测试此升压站的实际振动情况,组建了振动检测系统,测试得到此升压站第1层和第4层两个水平向和垂直向振动加速度和振动速度的数据,并且对数据进行了时程图和自功率谱的分析,发现此升压站高层振动强度大于底层振动强度,机电设备的振动对于升压站局部振动影响较大,严重时会影响正常生活和工作,振动一阶固有频率较低,结构振动能量主要集中在一阶固有频率处,但是第1层振动和第4层振动的主要频率在各个方向都有稍微的偏差,偏差不足1%。测试和分析结果表明,机电设备对于升压站局部振动影响明显,此升压站可能存在结构连接松动的情况,本文的研究可以为海洋升压站的快速故障诊断提供一定的参考。     

中低速磁浮轨道-桥梁系统竖向振动传递特性研究

中低速磁浮交通作为一种新兴的交通方式,其轨道结构形式与传统轮轨交通的轨道有较大的区别。为了研究中低速磁浮交通线路中轨道-桥梁系统竖向振动特性,基于某中低速磁浮试验线,以20 m预应力混凝土简支梁为研究对象,建立轨道-桥梁系统竖向振动传递有限元模型并进行振动传递特性分析,随后探讨了激励位置,扣件竖向刚度,轨枕间距对系统竖向振动传递特性的影响。研究表明:系统的位移导纳存在两个峰值,频率分别对应为系统的整体一阶竖弯和F轨的局部一阶竖弯;随着考察点与荷载激励点距离的增大,在F轨局部一阶竖弯频率之后,F轨的位移导纳幅值变化不显著;激励位于扣件处时,在100～200 Hz F轨的位移导纳振动幅值要大于激励位于非扣件处时;扣件刚度和轨枕间距均会影响轨道结构的局部刚度,从而影响F轨的局部一阶竖弯频率值和在此频率点处的F轨位移导纳幅值;F轨的局部变形较明显,建议在后续的时域磁浮车桥耦合振动模型中应考虑F轨的影响。     

S型叶尖小翼对风轮振动频率影响的研究

利用PULSE16.1结构振动分析系统,针对直径1.4m的小型水平轴风力机风轮分别在安装S型叶尖小翼与否的状态下进行静、动频测试,通过静频数据结合谱分析法识别风轮动频。研究发现,S型叶尖小翼导致风轮1、2阶振动静频下降,其对2阶振动静频的衰减幅值较1阶振动大,对同阶反对称振动静频的衰减作用较对称振动大,并具有显著调节风轮2阶反对称振动动频和对称振动动频间差值的效用。同时发现,S型叶尖小翼可有效改变风轮1、2阶振动动频曲线走势,从而有效调节风轮进入和脱离共振区的转速,这对于风轮最佳转速设计和避免共振设计具有较重要的意义。S型叶尖小翼对圆盘效应振动频率和轴向窜动效应振动频率影响很小,但在很大区域的转速范围内,圆盘效应振动动频曲线总是伴随风轮转速1倍频,并出现在1倍频振动带范围内,这一发现有可能为很多风力机叶片在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤事故提供新的解释。     

汽车异常振动振源识别的试验研究

汽车整车振动和噪声控制涉及到动力系统、传动系统、悬架系统等是个综合问题。某款样车在95km/h―120km/h车速时,车体出现异常振动并伴随共鸣噪声,该文同时采用固定采样和阶次跟踪采样进行道路测试,利用阶次跟踪技术、工作变形分析,结合偏频测试和频谱分析,找到整车异常振动的原因是由于车轮11Hz―15Hz的周期激励与车身和地板的某阶模态频率接近引起。提出合理改进措施,改进后车体异常振动情况大大改善。该试验方法对类似的异常振动问题提供了有利借鉴。     

轮胎振动噪声的数值模拟

给出了一个可分析轮胎滚动时振动噪声的频域计算方法.该方法先利用有限元得到轮胎在地面滚动时表面节点的振动速度,并将其转化为声学计算的频域边界条件,再利用声学边界元计算轮胎的低频振动噪声.同时对该方法的有效性进行了考评,结果表明可以在400Hz以下的低频范围内分析轮胎的振动噪声特性.利用该方法,对215/55R16型轮胎的振动噪声进行了分析,初步揭示了该轮胎的振动噪声主要来自于轮胎的1阶侧向振动,2阶径向振动,3阶径向、侧向复合振动以及胎侧、胎面局部振动.其中2阶径向振动噪声和胎面局部振动噪声幅度较大且容易传入车内,影响乘坐舒适性,应该作为降低轮胎低频振动噪声的重点.还揭示了轮胎噪声声压幅值随着速度升高而迅速增大;随着充气压力和载荷的增减,轮胎刚度发生变化,从而导致振动噪声的改变,但变化幅值很小,且无明显规律.     

螺旋桨激励条件下结构振动特性研究

为研究复合材料螺旋桨以及铜质材料螺旋桨在锤击激励以及非稳态激励条件下的结构模态固有特性和水下振动噪声特性,在设计的试验环境下,对处于水介质以及空气介质中的复合材料螺旋桨以及铜质材料螺旋桨5桨叶进行模态激励试验,得到两型螺旋桨各桨叶的固有频率、模态振型以及阻尼比,并分析两型桨5桨叶之间的差异;针对桨-轴系统在临界转速工况下出现空化而导致的异常振动噪声现象,选取螺旋桨发生空化前的辐射水声频谱,对两者进行了对比研究;另外,试验还模拟桨-轴系统在高速运转下的停车运行工况,对停车运行过程的振动噪声时频特性进行分析。试验研究结果表明:前3阶模态中,复合材料螺旋桨各桨叶之间的差异比铜质材料螺旋桨之间的差异要大,但两型桨叶的振型基本一致;螺旋桨发生空化时,产生的叶频及其倍频幅值放大了约2~10倍;停车运行过程中,变流速,变转速产生的变激励力是引起振动噪声时频变幅特性的主因。该研究成果对新材料、新工艺在船舶推进器声学设计有较好的指导作用,对螺旋桨在非稳态激励下的噪声源声学特性有全面认识。     

大涡模拟预报螺旋桨辐射噪声的三种声学方法

螺旋桨噪声是船舶的三大噪声源之一,研究螺旋桨的噪声现象具有很大的现实意义。首先划分了螺旋桨的结构化网格,进行了网格收敛性分析,然后采用大涡模拟方法计算螺旋桨水动力。在噪声计算中采用了FW-H方程、结合Virtual lab的旋转偶极子辐射、涡声方程三种方法进行预报,并与换算到自由场的试验结果进行对比分析。结果表明,采用大涡模拟可以预报螺旋桨的辐射噪声,三种方法均满足工程应用需求。     

大型集装箱船振动及噪声数值计算建模方法研究

对大型集装箱船中高频域振动及舱室噪声数值计算的建模方法进行了研究.结构超大型化、大舱室、大开口和弱扭转刚度等结构特点导致只能采用统计能量方法进行全船中高频域振动与噪声分析.另外,占总载重量和总容积绝大部分的集装箱的模拟、船舶装载状态等,对全船振动和噪声数值计算结果的影响也是必须考虑的.本文探讨了大型集装箱船统计能量分析模型的建模特点,通过考察子系统模态密度,确定了统计能量方法在集装箱船振动噪声预报中的适用范围.初步揭示了超大型集装箱船舱室振动、空气噪声分布与传播机理,为超大型集装箱船减振与声学设计与提供指导.     

船舶新型推力轴承集成减振系统纵振减振能力研究

以船舶推力轴承集成减振系统为背景,运用传递矩阵法建立减振系统与轴系纵向耦合模型,开展推力轴承非刚性支撑后轴系动态特性研究,重点分析集成减振系统对螺旋桨叶频及倍叶频的衰减能力,并结合试验室台架开展试验。结果表明:集成减振系统能够有效衰减推力轴承低频振动,加载线谱15 Hz衰减量达到14.4 d B;同时在推力作用下系统纵向位移满足轴系运行安全性,100 k N推力作用下位移约为0.4 mm。