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船舶管路系统的动力学特性研究及减振降噪
| 论文题名： | 船舶管路系统的动力学特性研究及减振降噪 |
| 关键词： | 船舶管路系统;输流管;振动特性;风机降噪 |
| 摘要： | 近年来，随着船舶推进系统功率的逐渐增大和航速的逐步提高，船体振动问题越来越严重，既影响船舶的安全使用，也影响船上工作人员的正常工作与健康。管路系统广泛的应用于各类船舶，并且遍布船体的各个角落，对于船舶振动具有很大的影响。管路系统的剧烈振动会使管道发生疲劳损坏，进而导致管内燃气、燃油等流体的泄漏，引发严重的后果。此外，输液管路的振动特性与空管的振动特性具有很大的差别，输液管路的振动属于流固耦合动力学问题，在考虑输液管路的固有特性时，不应仅仅考虑空管的固有特性，还需要考虑流固耦合效应带来的影响。基于上述原因，本文对船舶管路系统的动力学特性及减振降噪措施展开研究，旨在探讨船舶管道，特别是输液管的固有振动特性，为船舶管路系统的减振降噪提供一定的参考。 本文利用理论分析、数值计算和实验研究三种方法对空管和输液管的振动特性进行了研究。首先，本文推导了无阻尼情况下，输液管弯曲振动的基本公式。然后利用简支边界条件，对弯曲振动方程进行了求解计算，得到了输液管固有频率的修正公式。之后详细讨论了流体的粘性和管道的阻尼对于输流管动力学特性的影响，推导出了考虑流体粘性以及管道阻尼情况下输流管弯曲振动的微分方程，并利用伽辽金方法对方程进行了离散计算。得到了考虑阻尼情况下，输流管固有频率的修正公式以及阻尼变化的经验公式。然后建立了输液管的有限元模型，并在流场和结构的交界面上定义了流固耦合面，之后分别计算了不同流速下、不同阻尼下输液管的固有振动特性，并通过实验研究验证了理论推导和数值计算的准确性；此外，本文将阻振质量应用于船舶管道，并对其减振效果进行了实验研究。实验结果表明，在入射弯曲波频率较高时，阻振质量可以起到明显的隔振效果。但是在入射弯曲波频率较低时，阻振质量基本无法起到隔振的效果；针对这种情况，本文还对船舶管路系统重要低频噪声源——离心风机进行了研究，探讨了离心风机的多种降噪手段，并采用改变蜗舌参数的方法，对离心风机的蜗舌进行了改进，有效的降低了船舶管路系统低频噪声源的强度。 本文的研究为输液管的弯曲振动提供了更加精确的理论计算方程，并将阻振质量应用于船舶管路系统的减振。此外，本文采用改进蜗舌的方法对离心风机进行降噪分析，为船舶管路系统的减振降噪提供了一定的参考。 |
| 作者： | 赵云龙 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 车驰东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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