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基于Simulink推进轴系动态特性研究
| 论文题名： | 基于Simulink推进轴系动态特性研究 |
| 关键词： | 螺旋桨;推进轴系;瞬态响应;Simulink模型;动态特性 |
| 摘要： | 由于船舶推进轴系组成部件较多、布置复杂，且不同船舶的应用不同，对于推进轴系工作状态进行安全性评估的成本较高，一些特殊的航行工况也较难实现。随着计算机技术的高速发展，可以利用一些软件，根据不同研究的目的和要求建立对应的推进轴系仿真模型，还可以仿真模拟不同的航行工况，并对推进轴系的动态响应进行仿真计算和分析。本文研究内容包括： （1）根据推进轴系的组成特点，研究推进轴系各个组成部件的数学模型。将推进轴系的建模方法分为柴油机和各轴系部件两部分进行研究。其中，柴油机采用准稳态建模方法，轴系各部件采用集总参数的建模方法。同时对208K散货船推进轴系的结构特性进行分析，首先利用集总参数法对该推进轴系进行简化，建立该推进轴系的集总参数模型，并通过推进轴系的自由振动计算方法，对其推进轴系模型进行自由振动计算，最后得出该船推进轴系的固有频率结果。 （2）研究推进轴系的激励、阻尼和频域稳态响应的计算方法，对208K散货船推进轴系进行稳态计算，得出该船推进轴系的稳态响应计算结果。根据推进轴系受到的激励影响，研究柴油机的工作过程，及各工作过程的建模方法和动态仿真方法。对推进轴系动态响应的仿真方法进行研究，结合Newmark-β积分法和稳态响应计算方法建立推进轴系时域动态响应计算方法，并研究推进轴系受到载荷后转速动态变化的计算方法。 （3）基于Matlab/Simulink仿真平台和建立柴油机动态模型方法，结合推进轴系的激励形式，建立柴油机工作过程的动态仿真模型，并通过建立推进轴系动态模型的方法建立推进轴系动态仿真模型。根据需要研究的响应特性及航行工况，建立推进轴系动态响应计算的仿真模型。将所有模型根据推进轴系的结构特性结合，就能够建立起整个推进轴系通用的动态响应仿真模型。 （4）以208K散货船推进轴系为研究对象，建立其Simulink动态模型，对其模型进行动态扭转振动响应特性分析。分别与其频域响应结果和其试验结果两方面进行比较，验证推进轴系通用动态模型的正确性。同时对该推进轴系动态模型施加冰载荷激励，研究并分析在该推进轴系的动态响应。结果表明，冰载荷与螺旋桨相互作用的角度与柴油机第一缸到达上止点的角度差会影响推进轴系的扭振响应，并且推进轴系的扭矩在一定的相位角达到最大值。 |
| 作者： | 陈玉才 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 周瑞平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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