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船舶可调距螺旋桨关键参数对轴系振动影响的研究
| 论文题名： | 船舶可调距螺旋桨关键参数对轴系振动影响的研究 |
| 关键词： | 集装箱船;可调距螺旋桨;螺距变化;纵倾角;偏心距;螺栓数量;轴系结构;振动特性 |
| 摘要： | 可调距螺旋桨的参数不仅会使螺旋桨与流体之间的非线性耦合作用更加复杂，进而影响螺旋桨水动力特性和结构性能，还会间接影响整个轴系的振动特性，从而影响船舶的推进性能。本文以某集装箱船的推进轴系及其螺旋桨为研究对象，建立可调桨-轴三维模型，运用ANSYS软件进行流固耦合仿真计算、模态分析和谐响应分析，研究可调距螺旋桨关键参数对于船舶推进轴系振动的影响。主要内容及结论如下： （1）螺旋桨螺距变化对轴系振动性能的影响。随着螺距角增大，推力系数和扭矩系数整体呈现增大的趋势，且在进速系数大的情况下，螺距角的增大可以明显提高推进效率。轴系轴向振动随时间变化受到螺距的影响很小；横向振动随时间变化受到螺距的影响很显著，水平方向上的振动随螺距角的增大其强弱呈现波动的趋势，而竖直方向上的振动逐渐减小，且到一定程度后减小趋势不明显。 （2）螺旋桨纵倾角变化对轴系振动的影响。以不同纵倾角螺旋桨为研究对象来分析，螺旋桨纵倾角对轴系变形的影响更偏向于螺旋桨端，而对中间轴影响较小；当纵倾角为-5°时，轴系最大形变量相对较大，当纵倾角为10°时轴系形变最小，继续增大纵倾角，轴系最大形变量反而增大，纯粹地增大纵倾角并不能始终都减小轴系的变形。在设计螺旋桨的过程中，应合理选择螺旋桨纵倾角的大小。 （3）螺旋桨安装偏心对轴系振动的影响。随着螺旋桨偏心距的增大，艉轴危险点处受到的当量应力随之成倍增加，导致轴系振动加剧，轴系变形增大；靠近螺旋桨的位置轴系受螺旋桨安装偏心的影响更大，振幅更高，距离螺旋桨的位置越远，轴系振动受偏心距影响越小；螺旋桨安装偏心对轴系横向振动幅值影响较大，纵向振动相对较弱。 （4）螺旋桨桨叶联接螺栓数量对轴系振动的影响。对于给定的研究对象，螺栓数量越多，其最大形变量越小，但是当螺栓数量超过8以后，螺栓最大形变量的降低趋势逐渐减弱；当增加螺栓数量时，轴系的低阶频率会随之减小，高阶频率会随之增大；增加螺栓的数量可以在一定程度上降低轴系的低阶横向共振和高阶纵向共振，但是反而会增加其低阶纵向共振。 |
| 作者： | 张梦 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 朱汉华;张存泉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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