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快速并车与解列工况舰船推进系统动力学仿真研究
| 论文题名： | 快速并车与解列工况舰船推进系统动力学仿真研究 |
| 关键词： | 舰船推进系统;燃-燃联合动力装置;快速并车;解列工况;动态特性;接触特性 |
| 摘要： | 燃-燃联合动力装置由于其功率密度大和启动速度快两个显著优势目前越来越得到各国海军重视。通常情况下，燃气轮机的并车是在转速和负荷稳定变化的情况下进行的，但是在面临一些突发情况时，需要快速并车增加功率或在一台燃机出现故障时快速解列，因此需要对燃机进行快速并车或解列操作。由于燃气轮机的突然并入或解出，推进系统必然有突加载荷产生，对整个系统产生冲击影响。本文以某重大专项基础研究项目为依托，以燃-燃联合推进装置为研究对象，开展舰船推进系统快速并车与解列工况下的动态特性仿真及关键部件接触特性研究，为燃-燃联合动力装置的结构安全性设计提供理论指导与参考。本文的主要研究内容包括以下方面： （1）燃气轮机建模仿真研究。根据燃气轮机各个部件（压气机、燃烧室、涡轮等）之间的热力学关系，利用BP神经网络法对压气机、涡轮的特性曲线进行拟合，在MATLAB/SIMULINK中采用模块化建模方法，建立燃气轮机仿真模型，并分析燃气轮机稳态及动态特性，为后续联合仿真提供准确的燃气轮机模型。 （2）后传动设备动力学仿真研究。基于燃-燃联合动力装置模拟试验台，在ADAMS软件中建立SSS离合器、并车齿轮箱动力学仿真模型，研究SSS离合器不同工况下的动态特性以及并车齿轮箱齿系传动的动力学性能。为后续推进系统的动态特性以及关键部件接触特性的研究提供正确仿真模型。 （3）舰船推进系统动态特性仿真研究。采用联合仿真方法，创建接口将燃气轮机SIMULINK模型与ADAMS中后传动系统模型相连接，对快速并车、快速解列四种工况进行仿真分析，得到推进系统运动过程中各个参数（转速、扭矩、碰撞力等）的变化规律，并将仿真结果与试验结果对比验证。结果表明，舰船推进系统在快速并车解列工况下有冲击载荷产生，导致在SSS离合器、并车齿轮箱的关键部位发生碰撞力突增现象，为关键部件有限元分析提供了依据。 （4）关键部件接触特性仿真研究。结合材料的强度性质及有限元分析理论对后传动系统关键部件进行接触特性分析。在ANSYS有限元分析软件中对快速并车过程中SSS离合器棘轮与棘爪、中间件与主动件、SSS离合器齿轮副以及并车齿轮箱齿轮副在最大碰撞力下的接触特性进行瞬态动力学求解。得到关键部件在最大碰撞力下应力、应变变化情况以及危险位置，从而判断最大碰撞力是否会导致关键部件出现结构失效的现象，进而判断快速并车与解列冲击载荷下构件的结构安全性。 |
| 作者： | 姜宏艳 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 樊红 |
| 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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