螺旋槳水彈性問題研究對于船舶減振降噪及水彈性力學(xué)發(fā)展具有重大意義。該研究圍繞螺旋槳流體激勵特性開展流固耦合機(jī)理與計算方法研究。提出了一種基于時域面元計算剛體槳非均勻流中旋轉(zhuǎn)所受流體力、頻域面元計算彈性槳均勻流中振動所受流體力、有限元求解結(jié)構(gòu)動力學(xué)的彈性槳雙向流固耦合非定常水動力預(yù)報算法——時域/頻域面元-有限元法,可克服頻域面元-有限元法非線性伯努利方程難處理及時域面元-有限元法低效率問題。研究表明:槳彈性效應(yīng)特別是流體附加阻尼在槳-軸-船系統(tǒng)減振降噪設(shè)計中應(yīng)予以足夠重視;空間不均勻來流下彈性槳軸承力計算可在平衡位置表面施加不可穿透條件。該方法和結(jié)果可為低噪聲槳-軸-船系統(tǒng)設(shè)計提供必要的理論參考。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(18)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

4382槳所處的SUBOFF潛艇伴流場

全文雙向流固耦合分析用到的時域面元法及頻域面元法,與Kuo等及Young使用的很類似。除上文談到本文算法汲取了兩種算法優(yōu)點外,以下幾點仍值得一提:①Young使用時域面元-有限元算法求解螺旋槳雙向流固耦合問題時,采用結(jié)構(gòu)求解器與流體求解器相互傳遞數(shù)據(jù)進(jìn)而迭代收斂的弱耦合,大量研究表明此類方法容易存在不收斂的弊病,而Kuo等在使用頻域面元-有限元算法求解螺旋槳雙向流固耦合問題時,采用將流固耦合附加矩陣與結(jié)構(gòu)矩陣合并進(jìn)而結(jié)構(gòu)流體同時求解的強(qiáng)耦合,該類方法不存在算法不收斂的弊病,且目前學(xué)者研究較少,而本文選用的也是此類強(qiáng)耦合算法;②Kuo等使用頻域面元法時,在槳葉拱弧面處滿足不可穿透條件,不方便考慮槳葉厚度的影響,而本文所使用的不可穿透條件是在槳葉表面滿足,因此能完整考慮槳葉幾何的影響;③Young使用的時域面元-有限元算法,在處理面元附加矩陣非對稱性帶來的計算效率低下問題時,用到HRZ-like對稱化方法,作者相關(guān)研究表明該方法預(yù)報螺旋槳濕模態(tài)頻率有效大誤差,因此本文發(fā)展了模態(tài)縮聚技術(shù)處理附加矩陣非對稱性帶來的計算效率低下問題。4 結(jié) 論

式中: u ?? 、 u ˙ 及u分別為節(jié)點的加速度、速度及位移向量; M、C及K分別為螺旋槳質(zhì)量、阻尼及剛度矩陣。此處采用Rayleigh阻尼假設(shè)建立阻尼模型,具體可參考文獻(xiàn)[13]。 C Ω u ˙ 、KΩu及FΩ為因離心及科氏效應(yīng)產(chǎn)生的等效力,由于船舶螺旋槳轉(zhuǎn)速較低,這三項在文中均忽略; Fw為由于螺旋槳在非均勻伴流場中旋轉(zhuǎn)和振動受到的流體力。圖2 8節(jié)點固體單元圖

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]非均勻流場中螺旋槳性能預(yù)報和理論設(shè)計研究[D]. 譚廷壽.武漢理工大學(xué) 2003



本文編號：3343276