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螺旋桨脉动压力及其诱导的船舶声振特性研究

螺旋桨脉动压力及其诱导的船舶声振特性研究

作者：秦升杰武汉理工大学

学位级别：硕士

船舶的大型化和高速化发展,使主机和螺旋桨功率不断增大,引起了越来越多的船舶出现振动、噪声超标的案例。螺旋桨是船舶主要振源之一,船艉的剧烈振动约70%是由螺旋桨引起的,为了避免船舶发生有害振动和舱室噪声超标问题,有必要在设计阶... 详细信息

船舶的大型化和高速化发展,使主机和螺旋桨功率不断增大,引起了越来越多的船舶出现振动、噪声超标的案例。螺旋桨是船舶主要振源之一,船艉的剧烈振动约70%是由螺旋桨引起的,为了避免船舶发生有害振动和舱室噪声超标问题,有必要在设计阶段对螺旋桨脉动压力及其诱导的船舶振动和舱室噪声展开研究。本文主要对某江海直达船螺旋桨脉动压力及其诱导的船舶振动和舱室噪声展开研究,论文主要完成了以下几个部分:(1)介绍了螺旋桨激振力诱导船体尾部发生剧烈振动的原因,对国内外螺旋桨脉动压力和舱室噪声预报的理论研究、数值仿真、模型试验及实船测试等研究现状进行了分析及总结。系统介绍了螺旋桨激振力的预报方法,计算螺旋桨激振力的理论方法及最常用的几种经验公式。(2)应用CFD对某江海直达船脉动压力特性展开研究。介绍了CFD的理论基础和数值方法,通过“船+桨”数值自航试验对螺旋桨诱导的脉动压力进行了预报,通过布置监测点得到了螺旋桨诱导船体表面的脉动压力的数值大小及分布规律。研究了船速和螺旋桨转速对脉动压力的影响。(3)在考虑了附连水质量及重量配载的情况下,计算了本船满载出港和压载出港两种工况的总振动前三阶固有频率;提取第三章所有监测点的脉动压力作为输入激励,对本船进行了频率响应分析,总结归纳了在螺旋桨激励作用下船体振动响应的特性。(4)基于有限元能量流模型的声振动加速度级数值计算的基本思路,提取第四章计算区域各节点的位移响应和速度响应,得到计算区域板的整体加速度级。以计算得到的加速度级作为螺旋桨激励对本船舱室噪声进行了预报,并与经验公式进行了对比。本文通过CFD、FE、SEA对螺旋桨激励及其诱导的船舶声振特性展开研究,为计算船舶振动及舱室噪声提供了一种新思路。

关键词：螺旋桨脉动压力计算流体力学船体振动舱室噪声

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小水线面双体船螺旋桨脉动压力预报方法研究

中国造船 2020年第2期61卷 144-153页

作者：刘哲郑巢生马艳吴帅中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082

小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨... 详细信息

小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨脉动压力整体较小,在早期设计阶段可以用常用的经验公式进行初步估算;CFD数值计算方法能满足实际工程需要,为SWATH船螺旋桨脉动压力计算和艉部振动控制提供了参考。

关键词： SWATH船螺旋桨脉动压力预报方法经验公式数值计算船模试验

SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声计算分析

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中国舰船研究 2020年第3期15卷 95-101页

作者：刘哲吴帅李广中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

[目的]研究小水线面双体船(SWATH船)螺旋桨脉动压力激励艉部引起的辐射噪声。[方法]由于通常的载荷施加方式与实际情况差别较大,2个螺旋桨之间相互影响,因此建立某SWATH船全船声固耦合计算模型,采用船模试验结果对脉动压力引起的辐射噪... 详细信息

[目的]研究小水线面双体船(SWATH船)螺旋桨脉动压力激励艉部引起的辐射噪声。[方法]由于通常的载荷施加方式与实际情况差别较大,2个螺旋桨之间相互影响,因此建立某SWATH船全船声固耦合计算模型,采用船模试验结果对脉动压力引起的辐射噪声进行计算,定量分析不同载荷施加方式和2个螺旋桨激励力之间相位差的影响。[结果]结果表明:不同载荷施加方式对辐射噪声的影响非常显著,相对于实际的载荷分布,采用集中力或均布力等常规方式得到的计算结果偏大,其中施加集中力时计算结果最大。双桨激励力之间的相位差对辐射噪声也有明显影响,双桨同相时辐射噪声最大,并随着相位差增大而逐渐减小,双桨反相时噪声最小。[结论]所做研究可为SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声预报和控制提供参考。

关键词： SWATH船螺旋桨脉动压力辐射噪声载荷施加方式相位差

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螺旋桨脉动压力的分析推算

舰船科学技术 2005年第1期27卷 24-27页

作者：周心桃段宏赵耀中国船舶重工集团公司第七○一研究所湖北武汉430064

以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数,但其值的确定却是一个比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较,并根据其总振动测试响应值,采用有限元方... 详细信息

以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数,但其值的确定却是一个比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较,并根据其总振动测试响应值,采用有限元方法对螺旋桨激振力进行了推算,获得了比较满意的结果。

关键词：螺旋桨脉动压力经验公式有限元响应计算

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某工程船艉部振动问题诊断及改进

船舶工程 2023年第2期45卷 27-31,60页

作者：闫秋莲赵楠邹义周琦王锋闻静上海船舶研究设计院上海201203 海装驻上海地区第八军事代表室上海200000 上海船舶设备研究所上海200031

某工程船试航时在恒转速低工况下艉部舵机舱存在异常局部振动现象,且振动频谱峰值并不对应机电设备主激励频率。为了诊断艉部振动的原因,在恒转速低工况下对艉部结构振动速度及螺旋桨脉动压力进行测量和分析。初步判断振动与螺旋桨桨叶... 详细信息

某工程船试航时在恒转速低工况下艉部舵机舱存在异常局部振动现象,且振动频谱峰值并不对应机电设备主激励频率。为了诊断艉部振动的原因,在恒转速低工况下对艉部结构振动速度及螺旋桨脉动压力进行测量和分析。初步判断振动与螺旋桨桨叶相关,引起艉部较强振动的原因是恒转速小螺距工况下螺旋桨面空泡破裂,进而激发螺旋桨前2阶模态引起桨叶共振,然后通过桨轴传递给船体。改进建议是优化叶形以减小面空泡。该案例对船舶设计具有以下指导意义:螺旋桨设计时要考虑强度和刚度,尽量避免叶梢比刚度过低;对于调距桨,在螺旋桨0.7R~1.0R(R为螺旋桨半径)范围内螺距卸载要缓和,避免大幅度螺距卸载。

关键词：船舶结构振动螺旋桨面空泡螺旋桨脉动压力恒转速小螺距

某大型耙吸挖泥船艉部振动原因分析与优化设计

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船海工程 2023年第1期52卷 118-122页

作者：吴磊赵夕滨黄吉叶昊中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对某大型耙吸挖泥船首制船试航时出现的艉部振动偏大的问题,在对其续造船进行设计时,对可能导致首制船艉部振动偏大的原因进行分析并采取改进措施,通过首制船与改进后的续造船实测振动数据对比分析,证实改进措施的有效性,为同类船型... 详细信息

针对某大型耙吸挖泥船首制船试航时出现的艉部振动偏大的问题,在对其续造船进行设计时,对可能导致首制船艉部振动偏大的原因进行分析并采取改进措施,通过首制船与改进后的续造船实测振动数据对比分析,证实改进措施的有效性,为同类船型的设计提供借鉴和参考。

关键词：振动螺旋桨脉动压力结构刚度耙吸挖泥船

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

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舰船科学技术 2018年第12期40卷 44-48页

作者：朱东华海军装备部舰艇局北京100841

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... 详细信息

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。

关键词：小水线面双体船螺旋桨脉动压力水下辐射噪声艉部结构优化

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20000t近海散货船有害振动诊断及治理

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2015年第2期39卷 292-296页

作者：林永水吴卫国翁长俭武汉理工大学交通学院武汉430063

针对20 000t近海散货船的有害振动问题,通过实船振动测试、自航与拖模试验、尾部伴流场评估和三维有限元计算,找到主要振源是螺旋桨.振动问题的根源是尾部线型不合理,导致伴流严重不均匀和不定常,引起的螺旋桨叶频和倍叶频激励过大.提... 详细信息

针对20 000t近海散货船的有害振动问题,通过实船振动测试、自航与拖模试验、尾部伴流场评估和三维有限元计算,找到主要振源是螺旋桨.振动问题的根源是尾部线型不合理,导致伴流严重不均匀和不定常,引起的螺旋桨叶频和倍叶频激励过大.提出更换螺旋桨、采用阻尼减振等一揽子综合减振措施.更换螺旋桨后,船舶的剧烈振动得到明显改善,满足ISO—6954振动衡准要求.同时在营运船舶有害振动诊断与治理方面取得了宝贵经验,并对船舶设计阶段的防振提出建议.

关键词：船舶振动螺旋桨脉动压力诊断治理减振

30000t大湖型散货船有害振动的诊断及治理

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船舶工程 2009年第4期31卷 33-37页

作者：李凯刘松李东鹏殷玉梅赵德有大连理工大学船舶工程系大连116024 中船重工船舶设计研究中心有限公司大连分公司大连116001

针对30000t大湖型散货船有害振动问题,通过振动测试、模型试验和三维有限元计算,找出主要的激励源是螺旋桨诱导的脉动压力,并准确进行了艉部伴流场评估和脉动压力预报.最后从船体结构上采取合理优化的减振措施,获得了明显的减振效果,使... 详细信息

针对30000t大湖型散货船有害振动问题,通过振动测试、模型试验和三维有限元计算,找出主要的激励源是螺旋桨诱导的脉动压力,并准确进行了艉部伴流场评估和脉动压力预报.最后从船体结构上采取合理优化的减振措施,获得了明显的减振效果,使该船得以顺利交船.同时在船舶振动诊断与治理方面,取得了有益的经验,并对今后的船舶减振设计提出建议.

关键词：船舶振动螺旋桨脉动压力柴油发电机平台桅杆诊断治理