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舰船用舱底水转子泵振动解析与隔振基座研究
| 论文题名： | 舰船用舱底水转子泵振动解析与隔振基座研究 |
| 关键词： | 舰船用舱底水转子泵;隔振基座;动网格;瞬态动力学;振动加速度级 |
| 摘要： | 舰船用舱底水转驳系统是保障舰船零污染和安全性的重要系统，转子泵是转驳系统的主要动力源，具有启动频繁和工作时间长等特点。转子泵的振动特性与隔振基座性能研究，对于提高舰船用设备的声隐性和舒适性具有重要意义。本文以转子泵和隔振基座为研究对象，综合采用理论分析、数值计算和振动试验方法，解析转子泵10Hz~10kHz频域内的振动特性，分析隔振基座的隔振效果影响因素并获取最优模型。具体研究内容和成果如下： 1）基于转子型线方程建立了转子和泵壳的三维模型，采用动网格技术对转子泵流体域进行瞬态数值分析。建立转子间隙t=0.4mm、0.5mm及0.6mm的模型，比较分析不同转子间隙的平均流量Qavg、容积效率η及流量脉动系数ξ的变化规律。发现随着转子间隙增加，平均流量、容积效率及流量脉动系数逐步减小，间隙t=0.4mm时效率最高达到70.5%，间隙t=0.6mm时三个流量性能指标整体下降趋势更明显。 2）运用统计学方法计算泵壳的流体激振力，应用傅里叶变换方法求解频域下的功率谱密度，并分析三方向的流体激振力主要频率。发现，转子泵泵壳X和Y方向激振力脉动规律与瞬时流量脉动规律相似，均出现了两次高密度的驼峰；而在Z方向的激振力杂乱无章、没有规律可循。 3）基于模态叠加法的瞬态动力学方法，解出泵壳底座时域内的加速度响应值，应用1/3倍频程算法计算振动加速度级。将转子间隙t=0.4mm与0.6mm的转子泵壳底座进行振动加速度级解析，三个频段内泵壳底座振动加速度级均值依次递增，两者都在2000Hz处振动加速度级达到最大，两者的泵壳底座总振级都约为102dB。 4）剖析隔振基座的设计理念，对其开展了外形特征参数高度和腹板厚度的振动加速度级对比研究和隔振效果评价。研究表明，隔振基座高度180mm、腹板厚度10mm的隔振基座最优。 5）采用L型结构优化隔振基座，发现L型的隔振性能在低频段和中频段超越了传统腹板型式的隔振基座，尤其在低频段的振动加速级均值较不带隔振基座的泵壳底座下降了近40%，隔振效果提升了28%。中频段的加速度级均值下降率也达到了22%，隔振效果提升了23%。充分体现了L型隔振基座低、中频段的隔振优势特性。 6）结合振动试验测量，发现总振级指标在全部振动特性统计指标中误差占比最大，其误差率达6%。但从全频域振动加速度级变化趋势、隔振效果和总振级的参数来看，与瞬态动力学数值计算分析高度吻合。 |
| 作者： | 周翔 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 代翠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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