本文關(guān)鍵詞：船舶浮動艙室振動和聲學性能研究

  更多相關(guān)文章： 船舶浮動艙室 浮動地板 有限元法 液固耦合 結(jié)構(gòu)-聲耦合

【摘要】：船舶艙室振動影響到設(shè)備的可靠性、結(jié)構(gòu)的安全性及人員的舒適性,致使船舶艙室振聲環(huán)境計算與減振降噪越來越引起船舶行業(yè)的關(guān)注。國際標準化組織(ISO)制定的《商船振動綜合評估指南》不斷修改升級,國際海事組織(MO)通過更嚴格的《船上噪聲等級規(guī)則》,這對船舶艙室振動噪聲(NV)控制水平提出新的挑戰(zhàn)。為有效履約,中國船級社給出相應的指導性文件,論文將《船上振動控制指南》中船舶艙室結(jié)構(gòu)振動與《船舶及產(chǎn)品噪聲控制與檢測指南》中船舶浮動艙室及其浮動地板結(jié)構(gòu)減振降噪性能聯(lián)系起來,將技術(shù)研究與標準研究有機結(jié)合,基于數(shù)值計算方法和物理模型實驗,針對船舶浮動艙室結(jié)構(gòu)振動和噪聲問題開展研究,具體分四個方面：針對船舶組合式浮動地板結(jié)構(gòu)動力學特性及其參數(shù)影響規(guī)律研究。應用復合材料線彈性層合理論,基于Kirchhoff-Love板理論建立浮動地板面層動力學模型,基于Mindlin-Reissner板理論建立浮動地板芯層動力學模型,構(gòu)建船舶浮動地板結(jié)構(gòu)動力學模型,描述船舶浮動地板結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應及其參數(shù)影響規(guī)律。以實船副機艙第二甲板層為實驗平臺,采用組合式浮動地板進行實船測試,分析不同結(jié)構(gòu)形式的組合式浮動地板減振性能,找出能夠降低問題頻率峰值響應的潛在的特性參數(shù)和需要改進的結(jié)構(gòu),分析表明：船舶發(fā)電柴油機不平衡力矩等激勵引起的甲板局部振動得到有效抑制。針對船舶浮動地板模型振聲性能數(shù)值計算和實驗驗證開展研究。以典型船舶浮動地板為目標,基于物理模型開展船舶浮動地板模型振聲性能研究實驗,建立了浮動地板模型振動和聲輻射測試系統(tǒng),研究實驗室模擬載荷輸出特征和結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應特性,分別測試加速度頻率響應和輻射聲壓級,分析浮動地板結(jié)構(gòu)巖棉芯層厚度與結(jié)構(gòu)振聲性能之間的關(guān)系,通過分析實驗誤差說明實驗結(jié)果的可靠性,驗證數(shù)值仿真方法的有效性。本方法對浮動艙室板件結(jié)構(gòu)動力學性能及聲輻射計算提供有效的方法。針對激勵邊界條件計及液固耦合作用對船舶艙室振聲環(huán)境影響開展研究。首先將船舶機艙制淡水艙簡化為鋼質(zhì)液箱,并進行流固耦合數(shù)值計算,采用LMS結(jié)構(gòu)模態(tài)分析系統(tǒng)進行實驗,在分析和研究船舶液艙結(jié)構(gòu)振動特征的基礎(chǔ)上,將船舶艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)簡化為箱形多腔結(jié)構(gòu),建立艙室類模型多腔結(jié)構(gòu)及其單元腔室數(shù)值計算模型,并進行結(jié)構(gòu)振動與聲輻射實驗,分析計及液固耦合作用的激勵源對結(jié)構(gòu)動力學響應和輻射聲場之間傳遞關(guān)系,重點從液艙布置與充液高度及敷設(shè)阻尼敷層兩方面進行研究,綜合評估艙室類簡化結(jié)構(gòu)振動與聲輻射特性。針對實際船舶浮動艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合數(shù)值計算開展研究。運用APDL語言開發(fā)參數(shù)化計算模塊程序,將參數(shù)化設(shè)計與有限元分析相結(jié)合,實現(xiàn)船舶浮動艙室三維參數(shù)化建模并完成有限元分析。采用邊界元法(BEM)預測了機艙工作間聲壓級,對比分析改造前后艙室場點聲壓級頻域響應結(jié)果,驗證敷設(shè)浮動地板結(jié)構(gòu)對機艙工作間振聲環(huán)境影響。針對船員工作場所振聲要求等級最高的集控室,考慮控制臺及配電板薄殼結(jié)構(gòu)影響,在值班輪機員控制臺前坐立姿態(tài)下和配電板前站立姿態(tài)下對應頭部位置高度各布置聲學場點,對艙室整體噪聲值進行預測,挑選出最明顯峰值頻率作為關(guān)注頻率。結(jié)構(gòu)表面聲輻射的強度與結(jié)構(gòu)振動模態(tài)有關(guān),采用阻尼的辦法抑制艙室板件結(jié)構(gòu)優(yōu)勢模態(tài),控制艙室壁板結(jié)構(gòu)在關(guān)注頻率處的振動能量,有效地降低艙室噪聲水平�？偨Y(jié)出船舶浮動艙室模型振聲數(shù)值計算通用的方法及流程,對指導船舶艙室減振降噪有借鑒價值。
【關(guān)鍵詞】：船舶浮動艙室 浮動地板 有限元法 液固耦合 結(jié)構(gòu)-聲耦合
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.44
【目錄】：

• 創(chuàng)新點摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第1章 緒論14-34
• 1.1 課題背景及意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-32
• 1.2.1 船舶艙室板件振動問題研究進展16-19
• 1.2.2 船舶艙室板件聲學問題研究進展19-21
• 1.2.3 船舶艙室結(jié)構(gòu)阻尼減振問題研究進展21-24
• 1.2.4 船舶艙室結(jié)構(gòu)液固耦合問題研究進展24-26
• 1.2.5 船舶艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合問題研究進展26-30
• 1.2.6 研究現(xiàn)狀分析及存在的主要問題30-32
• 1.3 本文的主要內(nèi)容安排32-34
• 第2章 船舶艙室板件振動問題的基本理論34-58
• 2.1 引言34
• 2.2 船舶艙室鋼質(zhì)壁板振動問題的基本理論34-40
• 2.2.1 Kirchhoff-Love板基本方程34-36
• 2.2.2 船舶艙室單層鋼質(zhì)壁板彎曲控制方程36-38
• 2.2.3 船舶艙室單層鋼質(zhì)壁板彎曲基本方程38-40
• 2.3 船舶艙室夾層板振動問題的基本理論40-51
• 2.3.1 Mindlin-Reissner板基本方程40-41
• 2.3.2 船舶艙室薄面板夾層板彎曲基本方程41-45
• 2.3.3 船舶艙室厚面板夾層板彎曲基本方程45-51
• 2.4 船舶艙室板件振動特性分析51-57
• 2.4.1 船舶艙室夾層板彎曲方程三角級數(shù)解法51-53
• 2.4.2 船舶艙室夾層板彎曲方程有限元解法53-56
• 2.4.3 船舶艙室夾層板彎曲問題結(jié)果分析56-57
• 2.5 本章小結(jié)57-58
• 第3章 船舶浮動艙室板件振聲性能數(shù)值計算與實驗驗證58-78
• 3.1 引言58
• 3.2 船舶艙室浮動地板的動力學性能58-66
• 3.2.1 船舶艙室浮動地板組成及基本力學性能58-59
• 3.2.2 船舶艙室浮動地板數(shù)值模型的建立59-62
• 3.2.3 船舶艙室浮動地板動力學數(shù)值計算與實驗驗證62-66
• 3.3 船舶浮動地板結(jié)構(gòu)聲輻射66-72
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)聲輻射基本理論66-68
• 3.3.2 船舶浮動地板聲輻射測試系統(tǒng)建立與實驗68-69
• 3.3.3 船舶浮動地板聲輻射數(shù)值計算與實驗結(jié)果分析69-72
• 3.4 船舶浮動艙室隔聲和吸聲性能72-77
• 3.4.1 巖棉夾層板的隔聲和吸聲性能72-74
• 3.4.2 船舶浮動艙室的組成74-75
• 3.4.3 船舶浮動艙室空氣噪聲估算75-77
• 3.5 本章小結(jié)77-78
• 第4章 船舶艙室簡化模型液固耦合振聲計算與阻尼減振實船驗證78-102
• 4.1 引言78
• 4.2 船舶液艙結(jié)構(gòu)-液體耦合振動分析78-83
• 4.2.1 船舶液艙結(jié)構(gòu)與液體耦合振動基本理論78-79
• 4.2.2 船舶液艙結(jié)構(gòu)與液體耦合振動數(shù)值模型與實驗驗證79-82
• 4.2.3 船舶液艙結(jié)構(gòu)與液體耦合振動結(jié)果分析82-83
• 4.3 船舶艙室簡化模型液固耦合振聲計算83-90
• 4.3.1 船舶艙室簡化模型的建立83-86
• 4.3.2 船舶艙室簡化模型振聲性能數(shù)值計算86-88
• 4.3.3 不同液艙設(shè)置方案對艙室結(jié)構(gòu)聲輻射性能的影響分析88-90
• 4.4 實船甲板平臺阻尼減振實驗測試與結(jié)果分析90-101
• 4.4.1 船舶艙室板件敷設(shè)約束阻尼材料減振機理90-92
• 4.4.2 船舶港內(nèi)工況激勵相關(guān)總成實船測量與結(jié)果分析92-95
• 4.4.3 船舶艙室地板敷設(shè)阻尼敷層減振性能實驗與結(jié)果分析95-98
• 4.4.4 船舶艙室地板敷設(shè)浮動地板減振性能實驗與結(jié)果分析98-101
• 4.5 本章小結(jié)101-102
• 第5章 船舶艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合振聲環(huán)境響應分析102-126
• 5.1 引言102
• 5.2 基于APDL語言開發(fā)船舶艙室動力學參數(shù)化計算模塊102-105
• 5.2.1 船舶艙室模型參數(shù)定義模塊102-103
• 5.2.2 船舶艙室模型物理特性定義及網(wǎng)格劃分模塊103-104
• 5.2.3 船舶艙室模型總體布局優(yōu)化通用模塊104-105
• 5.3 船舶機艙工作間改造前后聲場分析105-115
• 5.3.1 船舶機艙工作間聲學計算模型的建立105-107
• 5.3.2 船舶機艙工作間自噪聲特性分析107-112
• 5.3.3 船舶機艙工作間噪聲實船測試與結(jié)果分析112-115
• 5.4 船舶機艙集控室振動與聲學響應分析115-125
• 5.4.1 結(jié)構(gòu)表面法向振動速度及輻射聲場計算基本理論115-118
• 5.4.2 船舶機艙集控室振聲性能數(shù)值計算模型建立118-119
• 5.4.3 船舶機艙集控室模態(tài)振型與場點聲壓級云圖的對比分析119-121
• 5.4.4 船舶機艙集控室板件聲學貢獻識別與阻尼降噪結(jié)果分析121-125
• 5.5 本章小結(jié)125-126
• 第6章 結(jié)論與展望126-128
• 6.1 結(jié)論126-127
• 6.2 展望127-128
• 參考文獻128-141
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文141-142
• 致謝142-143
• 作者簡介143

【參考文獻】

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本文編號：670059