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原文传递螺旋桨水弹性振动及噪声分析

论文题名：	螺旋桨水弹性振动及噪声分析
关键词：	船舶工程;螺旋桨;水弹性理论;流固耦合
摘要：	螺旋桨处于水介质中，由于水介质是重流体，其声速及密度均大于空气，不能简单的解耦进行计算。基于水弹性理论，采用结构有限元法、计算流体力学方法和声学有限元法，对螺旋桨流固耦合的水动力特性、静力特性、动力特性以及声学特性进行分析，具体内容如下: 　　对螺旋桨进行三维建模，将计算流体力学方法和结构有限元法结合，对某船螺旋桨各个工况进行数值模拟。给出了耦合及非耦合作用下敞水特性曲线，与图谱数据进行对比，结果基本吻合。采用耦合及非耦合所得两组数据差别不大，二者均可满足工程要求。　　采用结构有限元法，提取流体计算所得结果，对螺旋桨静力特性进行计算分析。给出了螺旋桨表面压力分布等值线图，以及等效应力和总变形量随桨叶半径变化的关系曲线。结果表明采用耦合及非耦合方法所得应力应变分布基本一致，最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处，叶梢位置变形最大。考虑流固耦合作用所得等效应力和总变形量峰值较大，计算结果差距随着进速系数的增大而增大。　　考虑流体作用对螺旋桨自振特性的影响，并研究预应力对结构模态的影响。对螺旋桨进行了干、湿两种状态下有限元分析。给出了各阶固有频率的变化曲线及振型。预应力作用使得固有频率升高，而对结构振型没有变化。水的耦合作用使得固有频率降低，同时也减弱了预应力作用，湿模态频率涨幅相比干模态较小。　　对动水中螺旋桨脉动流诱发的动力响应问题进行研究。计算了非均匀进流条件下螺旋桨激振力，并进行瞬态响应及声学分析。给出了螺旋桨时域及频域上水动力系数、位移、等效应力及表面声压响应曲线。螺旋桨旋转一周，激振力在时域上呈4个周期波动，与桨叶数对应，在频域上一阶叶频处具有明显的峰值。总变形量及等效应力响应幅值均发生在一阶固有频率处，水中幅值比空气中大。螺旋桨表面声压幅值发生在螺旋桨吸力面桨叶中部，二阶固有频率处。
作者：	任弘
专业：	船舶与海洋工程
导师：	李范春;谢骁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文