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基于压电陶瓷主动控制的锥形喷口振动特性研究
| 论文题名： | 基于压电陶瓷主动控制的锥形喷口振动特性研究 |
| 关键词： | 振动主动控制;喷水推进器;压电陶瓷;模态分析;系统辨识;模糊滑模控制 |
| 摘要： | 喷水推进器推进效率高，辐射噪声小，操纵性能好，被广泛运用于各类高性能舰船。受内部流场非定常压力脉动的激励，喷水推进器工作时尾部喷口结构的振动噪声，是其主要的噪声源之一，因此相关振动噪声的控制研究具有重要的工程应用价值。压电陶瓷材料频响性能好，灵敏度高，易于剪裁和加工，随着振动控制技术的发展，利用压电陶瓷材料对结构振动进行主动控制已经发展成为抑制结构振动噪声的一种有效方法。 本文利用压电陶瓷对喷水推进器喷口进行振动主动控制研究，主要完成以下工作：（1）基于压电材料的电力学特性，推导出压电陶瓷材料作为传感器和作动器的传感作动方程。（2）结合理论分析和现有研究成果对喷水推进器内部流场压力脉动特性进行分析，以此为基础得到喷口结构振动仿真信号，作为振动主动控制实验的激振信号。（3）采用声固耦合有限元数值方法，获取喷水推进器喷口结构在空气和水下的模态参数和振型信息；搭建模态实验平台，采用扫频测试方法对空气和水中喷口结构进行系统参数辨识，验证数值仿真方法的有效性。（4）基于独立模态振动控制策略，利用喷口结构前四阶振动模态参数，设计出一种可用于振动主动控制、具有较高鲁棒性的独立模态模糊滑模控制器。（5）以压电陶瓷材料作为传感器和作动器搭建振动主动控制实验硬件平台，使用 LabVIEW编写振动主动控制程序，分别对空气和水中的喷水推进器喷口结构进行振动主动控制实验，通过比较不同介质中的结构振动的减振效果，验证了基于独立模态振动控制策略的有效性。 |
| 作者： | 蒲鑫 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李维嘉;马士虎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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