發(fā)布時間：2017-08-24 14:50

  本文關(guān)鍵詞：冰載荷下螺旋槳附連水效應(yīng)及軸系振動研究

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【摘要】：北極因冰覆蓋范圍減小而形成的北極航道及其能源和礦物資源,促進(jìn)了冰區(qū)航行能力船舶的發(fā)展。中國在北極地帶的航次顯著增長,但是因極地水域的冰水混合環(huán)境極其復(fù)雜,對船舶的安全性提出了更高的要求。由于螺旋槳在船體外部工作,不可避免地會碰撞冰塊,進(jìn)而將沖擊載荷傳遞到船舶推進(jìn)軸系,引起軸系振動,而它作為船舶動力裝置系統(tǒng)的核心部分,其損壞必然會導(dǎo)致船舶航運(yùn)能力和安全性下降；同時,船舶推進(jìn)軸系的振動固有特性受到螺旋槳附連水效應(yīng)的影響,其在冰區(qū)下的螺旋槳附連水效應(yīng)也會發(fā)生變化。基于上述原因,本文對冰區(qū)船的軸系振動進(jìn)行研究,為冰載荷下槳的附連水效應(yīng)和軸系的振動研究提供一定的參考。本文結(jié)合數(shù)值計算、經(jīng)驗(yàn)公式兩種方法分析了敞水中螺旋槳附連水效應(yīng),驗(yàn)證了槳附連水效應(yīng)數(shù)值分析方法的可行性,經(jīng)過與CCs經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對比,對經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的修正提供了合理建議；利用該數(shù)值方法分析了不同切削角度下冰載荷下的螺旋槳附連水效應(yīng)。結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、近似計算方法和數(shù)值計算三種方法,本文對四種軸系振動的固有特性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了軸系振動數(shù)值計算方法的可行性；分析了不考慮附連水、考慮附連水和考慮冰附連水三種情況四種軸系振動的固有頻率,并對結(jié)果進(jìn)行了對比分析。本文還對涉及冰載荷下軸系扭振時域響應(yīng)計算的相關(guān)載荷進(jìn)行了仿真研究,并結(jié)合數(shù)值時域計算方法和軸系扭振計算書頻域的結(jié)果,驗(yàn)證了軸系扭振時域計算方法的合理性；根據(jù)CcS規(guī)范中提供的冰載荷激勵工況,針對主機(jī)正常打火、單缸熄火兩種情況,分析了在主機(jī)轉(zhuǎn)速、不同氣缸熄火和主機(jī)載荷與冰載荷的相位角等三個因素方面對軸系扭振時域響應(yīng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：冰載荷 螺旋槳附連水效應(yīng) 軸系振動特性 有限元法 扭振時域響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 軸系振動分析11-14
• 1.2.2 冰載荷下軸系振動分析14-16
• 1.2.3 螺旋槳的附連水效應(yīng)分析16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-20
• 2 軸系振動相關(guān)理論20-41
• 2.1 概述20
• 2.2 軸系動力學(xué)模型20-21
• 2.2.1 集總參數(shù)模型20
• 2.2.2 分布參數(shù)模型20
• 2.2.3 有限元模型20-21
• 2.2.4 模型對比21
• 2.3 軸系振動有限元模型簡化方法21-24
• 2.4 回旋振動24-25
• 2.4.1 軸系回振激勵24
• 2.4.2 軸系回振阻尼24-25
• 2.5 橫向振動25-26
• 2.5.1 軸系橫振激勵25-26
• 2.5.2 軸系橫振阻尼26
• 2.6 扭轉(zhuǎn)振動26-36
• 2.6.1 軸系扭振激勵26-33
• 2.6.2 軸系扭振阻尼33-34
• 2.6.3 軸系扭振固有特性近似計算方法34-36
• 2.7 縱向振動36-40
• 2.7.1 軸系縱振激勵36-39
• 2.7.2 軸系縱振阻尼39
• 2.7.3 軸系縱振固有特性近似計算方法39-40
• 2.8 本章小結(jié)40-41
• 3 冰載荷下螺旋槳的附連水效應(yīng)分析41-61
• 3.1 概述41
• 3.2 附連水效應(yīng)的分析方法簡述41-45
• 3.2.1 附連水效應(yīng)仿真分析相關(guān)理論41-43
• 3.2.2 螺旋槳附連水效應(yīng)計算經(jīng)驗(yàn)公式43-45
• 3.3 螺旋槳附連水效應(yīng)計算45-59
• 3.3.1 螺旋槳、槳水耦合模型、槳冰水耦合模型的建立46-50
• 3.3.2 敞水中螺旋槳附連水轉(zhuǎn)動慣量和縱向附連水質(zhì)量的分析計算50-54
• 3.3.3 冰載荷下槳的附連水效應(yīng)分析計算54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 4 冰載荷下軸系振動固有特性研究61-77
• 4.1 概述61
• 4.2 模態(tài)分析理論61-63
• 4.2.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)理論61-62
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)模態(tài)分析理論62-63
• 4.3 冰載荷下軸系振動固有特性分析63-75
• 4.3.1 回旋振動63-67
• 4.3.2 橫向振動67-69
• 4.3.3 縱向振動69-72
• 4.3.4 扭轉(zhuǎn)振動72-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 5 冰載荷下軸系扭振動力響應(yīng)的時域計算研究77-103
• 5.1 概述77
• 5.2 軸系扭振Newmark時域計算方法理論77-79
• 5.3 冰區(qū)船推進(jìn)軸系扭振時域計算79-101
• 5.3.1 研究對象概述79-80
• 5.3.2 計算模型、激勵載荷和槳阻尼80-84
• 5.3.3 軸系扭振時域計算方法可行性驗(yàn)證84-87
• 5.3.4 冰載荷下柴油機(jī)正常打火軸系扭振時域計算分析87-95
• 5.3.5 冰載荷下柴油機(jī)單缸熄火軸系扭振時域計算分析95-101
• 5.4 本章小結(jié)101-103
• 6 總結(jié)與展望103-106
• 6.1 總結(jié)103-104
• 6.2 展望104-106
• 參考文獻(xiàn)106-111
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況111-112
• 致謝112-113

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：731887