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大型船用装置浮筏隔振系统的设计与性能优化
| 论文题名： | 大型船用装置浮筏隔振系统的设计与性能优化 |
| 关键词： | 船用装置;浮筏系统;隔振器;优化设计;水下舱段;振级落差;辐射噪声 |
| 摘要： | 为提高大型船用设备浮筏隔振系统的隔振效果，实现浮筏系统的轻量化，节省隔振器成本，深入分析了舱段水下振动与辐射噪声特性，以船用柴油发电机组为隔振对象，比较了气囊型隔振器和橡胶型隔振器的特点，提出了四种浮筏隔振系统方案，并利用ANSYS Workbench有限元软件对四种方案进行了计算与研究，优化确定出最佳的方案，并进行了水下舱段的振动与辐射噪声特性研究，为大型装置浮筏系统的设计与优化提供参考依据。 （1）对隔振设备进行了筏架的初始设计，按照上下层隔振器的类型、个数、布置方式的不同，制定出四种浮筏隔振系统方案，并利用ANSYS Workbench有限元软件对四种方案进行了仿真分析，采用振级落差法对各方案隔振性能进行了评估。研究结果表明，双层气囊浮筏隔振系统方案能避免与隔振设备产生共振，隔振性能也更为优越。 （2）鉴于目前对水下舱段浮筏隔振系统的研究较少，将双层气囊浮筏隔振系统方案应用于舱段隔振，并进行水下振动和噪声评估。利用有限元声-固耦合的方法计算出水下舱段浮筏隔振系统的湿模态，结果表明，在水下50m处，舱段浮筏隔振系统仍能避免共振。利用流-固耦合的方法分析了舱段表面的瞬态低频振动情况，结果表明，舱段浮筏隔振系统在水深50m、水流速度2m/s、设备激励力3000N的条件下，满足壳体的强度要求，且在垂向起到了良好的隔振效果。将舱段壳体的低频振动响应结果导入至LMS Virtual Lab声学计算软件中，分析计算了舱段浮筏隔振系统的辐射噪声水平，结果表明，浮筏系统能有效降低舱段在水下的辐射声压级。 （3）最后对浮筏隔振系统进行了轻量化研究，以节约隔振成本。在保持系统动态特性不变仍能满足设备隔振要求下，分别对筏架的板厚以及上层浮筏隔振器数量进行了优化调整。结果表明，筏架优化后能降低12.83%的重量，且优化前后筏架重心位置偏移量较小，动态特性基本保持不变，在低频段0~400Hz内保持了原有的隔振性能，同时在其余频率段上也满足隔振要求；上层浮筏隔振器数量能节省4个，优化前后浮筏隔振系统的模态频率与模态特征基本一致，且优化前后的隔振性能曲线趋势大致相同，提升了浮筏上层的操作空间。优化后的方案有效降低了浮筏系统的质量和减少了隔振器的使用数量，能够有效解决大型设备的隔振问题，可为大型装置浮筏系统的设计提供参考依据。 |
| 作者： | 肖程诗 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 吴绍维 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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