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原文传递船舶主机排烟管振动特性研究

论文题名：	船舶主机排烟管振动特性研究
关键词：	船舶工程;柴油机;排烟管;机械激励;气流脉动激励;振动控制
摘要：	船舶主机排烟管是船舶管路系统中一类比较特殊的管道系统，它的可靠性直接影响到动力系统的稳定运行。而在船舶工作过程中，排烟管同时受到柴油机结构振动和排出的废弃气体气流脉动影响，因此会发生一些振动问题。在柴油机设计研发阶段，排烟管等不关键部件的特性很少得到充分关注。本文的目标主要是利用有限元计算方法研究主机排烟管的模态和谐响应，得到排烟管振动的影响因素，并提出排烟管系统振动的控制方法。　　本文以某船舶的主机排烟管为研究对象，从以下几方面进行研究:创建对应的几何模型，划分网格得到有限元模型，并给出建模中应该注意的特定结构模拟方法;排烟管的模态分析;排烟管在主机机械激励和气流脉动激励下的响应研究;排烟管振动的控制措施研究。具体的工作内容如下: 　　(1)首先简单介绍管道结构振动的和气体脉动基础理论:结构振动的模态及谐响应分析和气流脉动方面平面波动理论，并简单介绍了计算方法。根据有限元计算方法对管道系统模态分析的理论计算做了阐述，并介绍了有限元计算软件ANSYS的计算步骤。　　(2)根据实际工程中的船舶主机排烟管的特点，运用ANSYS模拟其特殊元件、边界条件等，建立有限元模型，完成模态分析。将得到的排烟管固有频率与激励频率比较，从而获得频率储备情况。通过对简单管道固有频率的影响因素分析，完成了排烟管的修改，得到满足相关规范的排烟模型，并结合模型给出了排烟管固有特性的特点。　　(3)对船舶主机排烟管的激励源进行分析，计算得到了主机机械激励和气流脉动激励的激振力数值。并且主要对内部气流脉动导致激振力的原理和主要研究方法进行讨论。然后以一段典型弯曲管道为例，研究了气流压力变化对弯曲管道产生的激振力。　　(4)根据计算得到的激励源情况，采用有限元法对排烟管分别进行响应分析，得到两种激励源对排烟管振动影响的特点和规律。然后将修改前后的响应分析结果作对比，验证修改的有效性。参照ISO6954-2000E规定，对排烟管响应分析的结果进行评估，分析排烟管振动特点和规律。　　(5)结合工程实际管道的计算，选取典型的管道模型进行振动特性对比分析。给出设计排烟管的步骤，以及排烟管的振动控制方法和具体措施。
作者：	曹际俊
专业：	船舶与海洋工程
导师：	崔洪宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文