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全平衡重垂直升船机特殊情况的动力学分析
| 论文题名： | 全平衡重垂直升船机特殊情况的动力学分析 |
| 关键词： | 全平衡重垂直升船机;承船厢;厢内流体;钢丝悬吊系统;动力学响应;ALE方法 |
| 摘要： | 升船机是一种重要的通航建筑物，垂直升船机作为其重要的一种类型具有良好的静力学和动力学性能。在水利工程中，钢丝绳提升垂直升船机一般分为两种:卷扬升船机和重力全平衡重卷扬升船机。在实际情况中，客船通常是其运输的主要船舶种类之一。为了保证乘客的人身安全，升船机的安全性势必成为其设计过程中着重考虑的指标。在本文中，将结合三峡升船机的相关数据，对重力全平衡重钢丝绳卷扬提升垂直升船机的方案进行研究和论证。将整个升船机系统分为多个单独的部分，包括承船厢、流体以及钢丝绳悬吊系统，对每个部分单独研宄并最终把它们耦合在一起构造整个升船机系统的力学模型。 本文首先介绍了ALE方法的相关理论、参数和算法，给出了ALE描述下考虑粘性项的N-S方程并给出了其边界条件。然后推导了承船厢内部流体的动力学方程，并利用有限元方法对其进行离散化。 接着利用刚体动力学的相关知识，构建了承船厢的动力学方程，并与流体的动力学方程进行耦合，得到了承船厢-流体耦合系统的动力学方程。根据这一方程，计算了承船厢在几种不同激励下其内部流体的动力学响应。当外界激励的频率接近固有频率时会造成水体大幅度晃荡，而远离固有频率则不会出现，所以在设计过程中需要充分考虑这一因素。 最后推导了钢丝绳悬吊系统的动力学方程，并将该方程与承船厢-流体系统进行组合，得到整个悬吊系统-承船厢-流体的动力学方程。根据升船机系统的动力学方程，计算了系统在钢丝绳断裂、流体泄漏等几种特殊工况下的动力学响应。这几种情况下，厢内流体并未产生大幅度晃荡，提升钢丝绳也并未松弛，其主要原因是这几种特殊工况所产生的激励的频率都是远离固有周期的。 类似的液箱悬吊提升系统也可以参照本文的方法，按照循序渐进的推导顺序，逐步建立起整个系统的动力学方程，进而应用该方程解决实际工程中所遇到的问题。 |
| 作者： | 杨志勇 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 李海涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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