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基于TPA的船舶机械系统振动传递特性分析

振动．测试与诊断 2023年第1期43卷 139-143,202,203页

作者：吴江海苏明珠席亦农尹志勇孙玉东中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082

为有效降低船舶机械系统低频线谱振动,采用传递路径分析方法(transfer path analysis,简称TPA)对典型船舶机械设备振动沿管路系统与浮筏基座传递规律进行试验研究。试验结果表明,通过传递路径分析方法辨识各路径振动贡献量合成结果与直... 详细信息

为有效降低船舶机械系统低频线谱振动,采用传递路径分析方法(transfer path analysis,简称TPA)对典型船舶机械设备振动沿管路系统与浮筏基座传递规律进行试验研究。试验结果表明,通过传递路径分析方法辨识各路径振动贡献量合成结果与直接测量结果一致,证明了本研究方法与测试数据的正确性。通过传递路径与输入船体结构振动功率流贡献量分析,发现设备低频段振动能量主要通过浮筏基座进行传递,整个试验模型的低频线谱成分由管路系统与船体耦合引起。该研究结果可为船舶机械系统低频线谱主动控制作动器的位置优化与频率选取提供参考。

关键词：机械系统传递路径分析振动贡献量功率流

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圆柱后梁结构振动对尾涡发放特征影响的研究

中国造船 2022年第2期63卷 13-21页

作者：谷雨许影博洪方文中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082

采用分离式双向流固耦合分析方法,对刚性圆柱-弹性梁结构的涡激振动现象进行数值模拟。结构承受的流体载荷用CFD方法计算,弹性梁结构的振动响应用有限元方法求解。基于Ansys Workbench平台的System Coupling模块实现数据传递,完成耦合... 详细信息

采用分离式双向流固耦合分析方法,对刚性圆柱-弹性梁结构的涡激振动现象进行数值模拟。结构承受的流体载荷用CFD方法计算,弹性梁结构的振动响应用有限元方法求解。基于Ansys Workbench平台的System Coupling模块实现数据传递,完成耦合计算。通过与绕流刚性梁尾涡的发放特征进行比对,分析结构振动对尾涡发放的影响。研究结果表明,振动对尾涡场结构以及尾涡发放频率有较大影响。与绕流刚体相比,弹性梁自由端的振动使得附连流体的运动状态发生改变,导致尾涡形成区长度变短,宽度增加,速度亏损增加。弹性梁结构自由端附近尾流场涡旋中心的强度高于刚体结构的尾涡强度,但其空间衰减梯度较大,使得远场涡强较低。

关键词：涡激振动流固耦合弹性梁尾涡

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复合材料充液管路流固耦合特性分析

振动与冲击 2023年第7期42卷 99-105页

作者：吴江海苏明珠尹志勇孙玉东中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

为研究编织复合材料充液管道流固耦合特性,采用传递矩阵法,从各向异性材料本构方程、物理方程与边界条件出发,建立复合材料管道一维流固耦合动力学模型。将模型退化成各向同性管进行计算方法验证,并进一步开展复合材料管FEM软件流固耦... 详细信息

为研究编织复合材料充液管道流固耦合特性,采用传递矩阵法,从各向异性材料本构方程、物理方程与边界条件出发,建立复合材料管道一维流固耦合动力学模型。将模型退化成各向同性管进行计算方法验证,并进一步开展复合材料管FEM软件流固耦合验证。计算结果表明:该计算结果与经典“4方程”模型及有限元三维模型结果一致。在证明了该模型及计算方法的正确性后,进一步研究复合材料管中的铺设角度与纤维体积分数对充液管路固有频率及波数的影响。研究结果表明:提高增强材料体积分数,管路固有频率增加,管路传播波数降低;铺设角度增加,固有频率降低,管壁中传播波数增加。该研究结果可为充液管路的设计与控制提供参考。

关键词：流固耦合复合材料充液管路频域响应传递矩阵法

基于多距离声阵实测回归传播损失的浅水域水下辐射噪声源级测量方法

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船舶力学 2023年第4期27卷 598-606页

作者：庞业珍俞孟萨中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

浅水域水下辐射噪声传播会受到海面与海底反射的影响。基于传统单水听器方法进行浅水域船舶水下辐射噪声源级测量相比深水域测量面临三个问题:(1)浅水域声场中复杂的声场分布特征会增加单水听器测量结果的不确定度;(2)浅水域传播损失系... 详细信息

浅水域水下辐射噪声传播会受到海面与海底反射的影响。基于传统单水听器方法进行浅水域船舶水下辐射噪声源级测量相比深水域测量面临三个问题:(1)浅水域声场中复杂的声场分布特征会增加单水听器测量结果的不确定度;(2)浅水域传播损失系数小于深水域,采用球面波衰减系数进行源级修正会带来较大偏差;(3)水听器近水面布放会导致测量结果受到水面镜像反射的影响比深水域更大。本文提出一种工程化的基于多距离声阵实测传播损失的浅水域船舶水下辐射噪声源级推算方法,在浅水域测量船舶水下辐射噪声源级时剥离界面反射的影响,得到自由场环境下船舶水下辐射噪声源特性。利用不少于3个正横距离分析该海域的传播损失系数,并提出剥离水面劳埃德镜像效应的修正公式。为了验证该方法的有效性,使用UW350声源模拟船舶噪声源在千岛湖开展验证试验,试验结果表明,在20 Hz~1 kHz频段内,推算得到的声源级频谱与1m处参考水听器测量声压级频谱平均偏差小于3 dB。

关键词：船舶噪声浅水域传播损失水听器声阵

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跃变分层流体中球体内波散度场特征实验研究

船舶力学 2023年第7期27卷 984-994页

作者：张军姚志崇高德宝周根水苏博越中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

本文对跃变分层流体中匀速拖曳运动球体内波诱导流场PIV试验测量得到的水平速度散度场随时间的演化过程及内波时频、波谱、传播速度等特征进行了研究。球体处于跃层中,测试水平面位于球心下方一倍直径处。分析获得了速度散度场整体特征... 详细信息

本文对跃变分层流体中匀速拖曳运动球体内波诱导流场PIV试验测量得到的水平速度散度场随时间的演化过程及内波时频、波谱、传播速度等特征进行了研究。球体处于跃层中,测试水平面位于球心下方一倍直径处。分析获得了速度散度场整体特征及其随内傅氏数F_(ri)=U/N_(max)D的变化规律,比较分析了体效应内波(Lee波)和尾流效应内波(WIW波)的时频、波谱、传播速度等波动特征。研究表明:(1)在低F_(ri)时Lee波占优,水平速度散度等值线呈内凹的“>”形,在最大浮力振荡频率f_(max)附近有非常明显的频率主峰,速度散度曲线的波谱主峰也非常明显,内波传播速度与球体运动速度基本一致;(2)在高F_(ri)时WIW波占优,水平速度散度等值线呈“■”形,频谱曲线上明显存在多个峰,且主频接近球体潜深位置当地浮力振荡频率,波谱曲线上也存在多个较明显的峰,对应WIW波波长在2.4D~5.6D之间,传播速度远低于球体运动速度;(3)在高F_(ri)时WIW波分界线的斜率与参数F_(ri)呈指数分布,在低F_(ri)下Lee波包络线的斜率也符合此分布规律。

关键词：分层流体效应内波尾流效应内波速度散度

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含层间水的双层加筋板结构声振传递特性研究

船舶力学 2022年第3期26卷 437-447页

作者：杨智雄殷学文吴文伟王纬波中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

研究简谐点力激振下含层间水的双层加筋板结构层间声振传递特性,利用声压波动方程和位移连续条件来解层间流场,并将计及质量惯性效应的加筋板对面板的横力、弯矩和扭矩引入双板振动方程,最终建立双板声—流体—结构耦合方程;应用傅里叶... 详细信息

研究简谐点力激振下含层间水的双层加筋板结构层间声振传递特性,利用声压波动方程和位移连续条件来解层间流场,并将计及质量惯性效应的加筋板对面板的横力、弯矩和扭矩引入双板振动方程,最终建立双板声—流体—结构耦合方程;应用傅里叶积分变换法以及数值截断求解方程,并结合稳相法推导得到远场辐射声压表达式。将计算结果与已有公开数据进行对比,验证方法的有效性;然后详细讨论传递模式、激振位置以及加筋参数对声学特性的影响,结果表明:当点力作用在强筋结构上,声振传递特性主要由加筋板主导,并有阻抗抑振作用;当点力作用在面板上,层间水也是重要的声学传递通道,内外水与加筋板的双通道传递模式在中高频具有同相叠加作用,辐射声压显著增大;加筋参数对振声传递特性具有重要影响,间距增大,振动传递由加筋板转为层间水主导;加筋板厚度的影响与具体激振位置有关。

关键词：双层加筋板层间水声振传递傅里叶积分变换位移波谱辐射声压

面向大振幅低频振动的重力倒摆式准零刚度隔振器研究

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振动与冲击 2022年第18期41卷 205-209,227页

作者：陈文华黄伟稀郝夏影何涛梁赟中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

针对大振幅低频振动控制问题,开展准零刚度隔振器分析研究。以拓宽准零刚度位移区为目标,创新提出重力倒摆式准零刚度结构,相比弹簧式准零刚度结构具有更宽的准零刚度范围,适用于大振幅振动的低频隔振。结合三弹簧式准零刚度结构进行多... 详细信息

针对大振幅低频振动控制问题,开展准零刚度隔振器分析研究。以拓宽准零刚度位移区为目标,创新提出重力倒摆式准零刚度结构,相比弹簧式准零刚度结构具有更宽的准零刚度范围,适用于大振幅振动的低频隔振。结合三弹簧式准零刚度结构进行多向隔振器设计,对比两种典型三弹簧式准零刚度特性,分析配置参数对刚度特性的影响。最后通过仿真验证了隔振器的多向隔振有效性,准零刚度结构显著降低了隔振频率,其中重力倒摆结构可降低隔振频率15 Hz以上。

关键词：倒摆准零刚度大振幅隔振

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船舶充液管路振动响应计算与试验

振动．测试与诊断 2019年第4期39卷 832-837,908页

作者：吴江海尹志勇孙凌寒孙玉东中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室

基于充液管路振动方程,采用理论解析与试验测试结果相结合的方法,建立管路系统各部件阻抗传递矩阵,对管路系统振动响应进行计算,并搭建管路系统振动试验验证平台。仿真与试验结果表明:阻抗理论预测与商用软件计算、试验测试的结果均具... 详细信息

基于充液管路振动方程,采用理论解析与试验测试结果相结合的方法,建立管路系统各部件阻抗传递矩阵,对管路系统振动响应进行计算,并搭建管路系统振动试验验证平台。仿真与试验结果表明:阻抗理论预测与商用软件计算、试验测试的结果均具有较好的吻合度,采用该计算方法进行充液管路振动响应计算具有较高的精确性,尤其在中高频范围内用于工程预测和估算具有一定的应用价值。

关键词：管路系统传递阻抗振动响应流固耦合

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一种船舶充液管路声振耦合工程计算方法

船舶力学 2019年第7期23卷 873-881页

作者：吴江海尹志勇孙凌寒孙玉东中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室

船舶充液管路由于其复杂的三维空间与多物理场的耦合,很难对其振动响应进行预报。该文基于阻抗-导纳综合法,提出了一种充液管路声振耦合计算方法,该方法采用阻抗矩阵的表达方式描述了管路元件;对于泵阀等复杂、难以通过解析公式获取的... 详细信息

船舶充液管路由于其复杂的三维空间与多物理场的耦合,很难对其振动响应进行预报。该文基于阻抗-导纳综合法,提出了一种充液管路声振耦合计算方法,该方法采用阻抗矩阵的表达方式描述了管路元件;对于泵阀等复杂、难以通过解析公式获取的噪声源采用试验测试技术获取。并对文中的计算方法进行了仿真与试验验证,计算、试验结果均表明:文中方法的计算结果数据精确可靠,具有较高的工程应用价值。

关键词：管路系统声激励工程估算方法声振耦合