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原文传递船舶振动噪声的评估方法与舒适度评价标准研究

论文题名：	船舶振动噪声的评估方法与舒适度评价标准研究
关键词：	船舶离心泵;振动噪声;舒适度;评价指标体系
摘要：	船舶上存在大量的机械设备，一方面机械设备产生的振动噪声会影响船员的工作舒适性和机械设备的使用寿命，另一方面机械设备产生的振动会直接作用在船体上，引发船体振动，使得船舶在航行过程中产生振动噪声，严重影响了船舶乘客和船员的舒适性。研究船舶机械设备激励源的振动特性、船舶振动计算时的激励施加方法和船舶振动噪声舒适度评估方法对提高船舶振动噪声舒适性有重要意义。文中以某船用立式离心泵为研究对象，通过仿真和试验相结合的方法分析了离心泵的流致振动特性，基于不同的激励施加方法计算了船舶双层底板架结构的声振响应，并通过仿真和试验相结合的方法确定了最佳的激励施加方法，研究了现有的船舶振动噪声舒适度评价标准，通过对比分析，提出了邮轮振动噪声舒适度评价标准在评价区域和评价指标两个方面的相关建议。主要内容包括：　　（1）建立某船用立式离心泵的流体几何模型和结构体几何模型，进行离心泵的定常流场计算和非定常流场计算，并与离心泵性能曲线试验结果对比，结果表明：定常流场的计算方法只能反映叶轮在某一旋转角度时离心泵的扬程、效率和功率，要反映离心泵在实际运转过程中的扬程、效率和功率，必须采用非定常流场的计算方法；非定常流场计算的结果表明：离心泵内部流体的脉动压力是随叶轮旋转而周期性变化的，且脉动压力的峰值频率与叶轮叶频和两倍叶频接近。　　（2）基于Workbench软件进行了船用立式离心泵在刚性安装、弹性安装和考虑预应力三种状态下的模态分析，结果表明：弹性安装会降低离心泵系统的固有频率，而预应力作用对离心泵系统的固有频率影响不大；基于CCS给出的旧版经验公式和新版经验公式计算了离心泵的振动，并与离心泵振动试验结果对比，结果表明：不论离心泵处于何种安装状态，旧版经验公式会低估离心泵实际运转过程中产生的振动，而新版经验公式会高估离心泵实际运转过程中产生的振动。试验结果表明：离心泵在不同安装状态下和不同流量下的振动主要以叶频和两倍叶频为主，且不同安装状态下离心泵的振动级别均为A级。　　（3）截取某舰船机舱双层底并按1/2比例缩减，建立了基座-双层底板架结构有限元模型，采用不同激励施加方法计算了离心泵刚性安装状态下双层底板架结构的振动响应，并与试验结果对比，结果表明：修正的大刚度法误差最小；采用修正的大刚度法计算了离心泵不同安装状态下不同激励施加位置时船舶双层底板架结构的振动响应，并与试验结果对比，结果表明：离心泵不同安装状态下，激励施加位置越靠近基座时，仿真误差越小。　　（4）采用基于频率计权的振动舒适度评估方法和基于烦恼率模型的振动舒适度评估方法对船舶双层底板架结构内底板的振动进行了评估，结果表明：由离心泵振动引起的双层底板架结构内底板的振动较小，不会使人感觉到不舒适。　　（5）研究了国际标准化组织、国际海事组织和世界各知名船级社的船舶振动噪声舒适度评价标准，通过对比分析，发现了我国现行的邮轮振动噪声舒适度评价标准存在评价指标不全面和评价区域模糊等不足之处，结合CCS制定的《邮轮规范（2017）》和现有的船舶振动噪声评价标准，建议采用晕动病剂量值、全频率计权均方根值和最大重复值三个指标进行邮轮振动舒适度评估，并补充了邮轮船员区域的振动噪声舒适度要求。
作者：	李著新
专业：	轮机工程
导师：	向阳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021