船舶艉部激励耦合振动噪声机理研究进展与展望 被引量：24

1

作者 华宏星 俞强 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第4期6-16,共11页

[目的]船舶减振技术经过几十年的发展,降低艉部激励引起的桨—轴—船体振动辐射噪声成为我国现阶段船舶声隐身的紧迫任务。[方法]针对船舶艉部激励耦合振动噪声问题,从船舶螺旋桨激励力特性、桨—轴—船体耦合振动噪声特性及其控制方法 ... [目的]船舶减振技术经过几十年的发展,降低艉部激励引起的桨—轴—船体振动辐射噪声成为我国现阶段船舶声隐身的紧迫任务。[方法]针对船舶艉部激励耦合振动噪声问题,从船舶螺旋桨激励力特性、桨—轴—船体耦合振动噪声特性及其控制方法 3个方面对当前研究进展与发展趋势进行综述,[结果]得到了船舶艉部激励与桨—轴—船体系统振动噪声的映射关系,并提出了针对低频振动噪声的控制方法。[结论]在此基础上对在螺旋桨非定常力测试、艉轴承摩擦诱导振动机理和桨—轴系统横向振动控制等方面提出进一步开展研究的建议。 展开更多

关键词 船舶 艉部 耦合振动噪声

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泵喷推进器间隙流动控制技术试验研究 被引量：5

2

作者 韩蕊林 余海廷 +3 位作者 华宏星 李辉耀 黄修长 董小倩 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第1期141-151,共11页

[目的]旨在抑制转子叶梢间隙流动,解决其给泵喷推进器水动力性能和非定常激振力带来的问题。[方法]以某型前置定子式泵喷推进器为对象,采用环状柔性密封结构与转子端环配合的方法,研究其抑制转子叶梢的间隙流动的有效性。通过保持导管... [目的]旨在抑制转子叶梢间隙流动,解决其给泵喷推进器水动力性能和非定常激振力带来的问题。[方法]以某型前置定子式泵喷推进器为对象,采用环状柔性密封结构与转子端环配合的方法,研究其抑制转子叶梢的间隙流动的有效性。通过保持导管结构近似刚性固定,测得推进器转子的推力和扭矩,给出转子的敞水效率,在高功率频闪仪的辅助下,观察记录各设计工况下的空化初生点,计算绘制出推进器的空化初生特性曲线。针对有/无间隙的推进器模型,在空化/非空化状态下通过试验测得转子轴的振动加速度,以此评估间隙消除对轴系振动的影响。[结果]结果显示:带有柔性密封结构的泵喷推进器,其转子的推力和扭矩显著提升,也使得转子敞水效率在中低进速系数下得到显著提升,且在设计点附近基本保持不变,在较高进速系数下略有下降;在设计点附近一段很宽的进速系数(0.85<J<1.40)下,无间隙泵喷推进器的空化性能更优;与有间隙泵喷推进器相比,装有无间隙泵喷推进器的轴系,其轴向振动加速度幅值在大多数特征频率处都显著降低。[结论]研究结果表明,采用柔性密封结构来抑制叶顶间隙流动,对于提高中低进速系数下的转子敞水效率、优化设计点处的空化性能以及抑制推进器的轴系振动等具有积极作用。 展开更多

关键词 泵喷推进器 水动力性能 间隙流动 振动特性 空化初生

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非线性能量阱的曲梁设计研究

3

作者 郑智伟 黄修长 +2 位作者 华宏星 袁志豪 杨咏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期53-61,共9页

非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)在减振和能量采集领域具有重要价值。尽管立方刚度NES及含立方刚度的双稳态NES已受广泛研究,但精确实现指定立方刚度的方法鲜有讨论。为此针对基于欧拉曲梁实现的NES开展研究,通过减小曲梁回复... 非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)在减振和能量采集领域具有重要价值。尽管立方刚度NES及含立方刚度的双稳态NES已受广泛研究,但精确实现指定立方刚度的方法鲜有讨论。为此针对基于欧拉曲梁实现的NES开展研究,通过减小曲梁回复力与一个特定的理想非线性回复力之间的相对偏差,来实现NES中精确的立方刚度。基于欧拉梁理论得到圆弧梁和折线梁的初始刚度公式,用于设计曲梁长度。基于有限元方法求解了不同曲梁形状的非线性回复力,确定了能够实现立方刚度的圆弧梁和折线梁形状,并得到了满足相对偏差要求的临界位移拟合公式。基于以上两个公式总结出一套快速设计曲梁的方法,通过合理调节形状和截面尺寸使曲梁的回复力在需要的变形区间内逼近于理想非线性回复力。与有限元仿真进行对比,推导的解析公式可以对大初始挠度曲梁的初始刚度进行精确计算,设计出的NES回复力与目标之间的相对偏差绝对值小于1%。该设计方法有助于更精准、高效地设计NES,为曲梁实现非线性弹簧提供了新的设计方法。 展开更多

关键词 欧拉曲梁 非线性能量阱(NES) 立方刚度 非线性回复力

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基于CUF理论的旋转轴自由振动特性分析

4

作者 何从帅 朱军超 +1 位作者 华宏星 辛大款 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期77-83,共7页

基于卡雷拉统一定理(Carrera unified formulation,CUF)建立了经典边界条件下旋转轴的动力学分析模型。利用CUF框架,将完整的三维动力学模型简化为具有三维求解精度的一维动力学模型。旋转轴的位移场利用二维泰勒公式和改进傅里叶级数... 基于卡雷拉统一定理(Carrera unified formulation,CUF)建立了经典边界条件下旋转轴的动力学分析模型。利用CUF框架,将完整的三维动力学模型简化为具有三维求解精度的一维动力学模型。旋转轴的位移场利用二维泰勒公式和改进傅里叶级数进行构建,边界条件则采用罚函数法进行处理,然后结合能量泛函和Hamilton原理对其振动特性进行求解。通过与有限元结果进行对比,验证了此方法的有效性和正确性。在此基础上,研究了边界罚函数因子、几何参数和旋转速度等参数对旋转轴振动特性的影响。该方法具有高效和高精度等特点,为研究旋转轴的振动特性提供了有效的分析手段。 展开更多

关键词 卡雷拉统一定理(CUF) 旋转轴 罚函数法 振动分析

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动态因素对轴系校中的影响分析 被引量：1

5

作者 郭鹏 华宏星 +2 位作者 陈锋 耿厚才 蔡乾亚 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第5期65-70,共6页

轴系校中状态是影响舰船安全可靠运行的重要因素,运行状态下的轴承变位、不平衡量和转速对轴系动态校中均有重要影响,因此分析获得动态因素对轴系校中的影响是保障轴系校中状态的前提。基于二维Reynolds方程给出艉轴后轴承油膜刚度特性... 轴系校中状态是影响舰船安全可靠运行的重要因素,运行状态下的轴承变位、不平衡量和转速对轴系动态校中均有重要影响,因此分析获得动态因素对轴系校中的影响是保障轴系校中状态的前提。基于二维Reynolds方程给出艉轴后轴承油膜刚度特性等效形式,并基于此建立计入水膜刚度特性的轴系动态校中模型,分析了轴承变位、螺旋桨不平衡力以及转速对轴承支反力的影响规律,最后结合测力板试验结果验证了校中模型的正确性,分析结果可为轴系动态校中优化提供理论参考。 展开更多

关键词 振动与波 轴系动态校中 油膜刚度 轴承变位 轴承支反力

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基于频响函数综合法的飞轮-轴承-壳体耦合系统扰动力特性研究

6

作者 刘奥林 贺晓东 +1 位作者 华宏星 黄修长 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第4期85-89,共5页

为获取飞轮-轴承-壳体耦合系统的动力学特性及工作时由不平衡质量激励传递给壳体的扰动力,采用三维实体单元建立旋转状态下系统的动力学模型,获得考虑陀螺效应、预应力时的模态特性。采用基于频响函数子结构综合方法建立飞轮-轴承-壳体... 为获取飞轮-轴承-壳体耦合系统的动力学特性及工作时由不平衡质量激励传递给壳体的扰动力,采用三维实体单元建立旋转状态下系统的动力学模型,获得考虑陀螺效应、预应力时的模态特性。采用基于频响函数子结构综合方法建立飞轮-轴承-壳体耦合系统的动力学模型,获得不同转速工况下单位简谐力激励时的扰动力输出特性。研究表明,研究飞轮系统的动力学特性应考虑陀螺效应和预应力的影响。利用频响函数子结构综合法可获得飞轮在简谐力作用下的扰动力特性。扰动力特性包含飞轮的刚体模态、弹性体模态以及其与轴承组件、壳体相互作用的耦合模态。飞轮径向模态对飞轮的径向扰动力影响显著,飞轮以轴向变形为主的弹性模态对轴向扰动力影响显著。 展开更多

关键词 振动与波 飞轮 频响函数子结构综合 陀螺效应 预应力 扰动力

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基于频响函数综合的推进轴系动力学建模与支撑结构参数优化分析 被引量：7

7

作者 黄修长 苏智伟 +2 位作者 倪臻 张振果 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期33-39,共7页

针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电... 针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电机、隔振器和船体子结构,通过二次频响函数综合建立了耦合系统的频响函数表达式;利用该建模方法和灵敏度分析建立了以均方传递力、传递功率流为优化目标的优化模型,针对轴承、隔振器和高弹的刚度参数进行优化。结果表明:基于频响函数综合的子结构建模和优化方法效率高,适合于对支撑结构刚度参数进行优化;对一模型的匹配优化结果表明,轴承和隔振器刚度减小、高弹性联轴器的刚度增加对减小振动传递有利。 展开更多

关键词 推进轴系 频响函数综合 建模与优化 灵敏度分析

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流体激励下泵喷推进器声振耦合响应数值分析 被引量：7

8

作者 高丹妮 余海廷 华宏星 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第5期34-39,共6页

泵喷推进器由导管、转子和定子组成,它具有推进效率高的优势,但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声,削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性,首先通过基于大涡模拟的计算流体力学(CFD)仿真计算... 泵喷推进器由导管、转子和定子组成,它具有推进效率高的优势,但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声,削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性,首先通过基于大涡模拟的计算流体力学(CFD)仿真计算,得到推进器的非稳态流场,提取泵喷推进器关键结构表面的脉动压力,并将此流体载荷作为推进器声振耦合分析的激励源;然后,建立泵喷推进器水下结构声振耦合系统的有限元/边界元模型,分析流体激励下结构的振动位移响应和辐射声场分布;最后,讨论不同进速系数对于泵喷推进器水动力性能和声振耦合响应的影响。仿真分析的结果可以为典型结构泵喷推进器的减振降噪设计提供一定的依据。 展开更多

关键词 振动与波 泵喷推进器 大涡模拟 水动力性能 耦合有限元/边界元模型 声振耦合响应

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含负刚度动力吸振的混合隔振系统振动冲击响应特性分析 被引量：7

9

作者 苏智伟 黄修长 +1 位作者 吴静波 华宏星 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期59-65,共7页

[目的]针对舰船大型机械设备振动冲击隔离对高传递损失减振抗冲元器件的需求,[方法]基于负刚度动力吸振机理,构建一种含负刚度(NS)元件的动力吸振器(DVA)混合隔振系统。建立刚性基础上的无量纲动力学模型,在激励力作用下,运用不动点法... [目的]针对舰船大型机械设备振动冲击隔离对高传递损失减振抗冲元器件的需求,[方法]基于负刚度动力吸振机理,构建一种含负刚度(NS)元件的动力吸振器(DVA)混合隔振系统。建立刚性基础上的无量纲动力学模型,在激励力作用下,运用不动点法获得隔振系统最优传递时的最优刚度比和阻尼比。基于龙格—库塔(Runge-Kutta)方法研究不同冲击脉宽下具有最优参数的隔振系统在基础激励下的冲击响应,并与传统动力吸振器的冲击响应进行比较分析。[结果]结果表明:在一定参数下,该混合隔振系统具有无谐振峰的传递特性;在不同脉宽下,其冲击加速度响应和相对位移均比传统动力吸振器的要小。[结论]所提含负刚度动力吸振的混合隔振系统可为大载荷、高传递损失的减振抗冲器设计提供一种新思路。 展开更多

关键词 混合隔振系统 振动冲击响应 传递损失 动力吸振器 负刚度 不动点法 龙格-库塔法

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螺旋桨激励力作用下舰船振动及水下声辐射特性研究 被引量：6

10

作者 武多听 陈锋 +2 位作者 耿厚才 蔡乾亚 华宏星 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第3期164-169,共6页

针对螺旋桨激励力作用下舰船振动响应及水下声辐射特性进行研究,基于有限元法/边界元法(FEM/BEM)对比分析螺旋桨三向激励力分别作用及共同作用时舰船振动响应及水下声辐射特性。结果表明:相比螺旋桨轴向及横向激励力,螺旋桨垂向激励力... 针对螺旋桨激励力作用下舰船振动响应及水下声辐射特性进行研究,基于有限元法/边界元法(FEM/BEM)对比分析螺旋桨三向激励力分别作用及共同作用时舰船振动响应及水下声辐射特性。结果表明:相比螺旋桨轴向及横向激励力,螺旋桨垂向激励力更易激发舰船振动及水下声辐射响应,且均方速度级与声功率级更大;螺旋桨轴向力及横向力主要激发舰船水平振动,垂向力则主要激发舰船垂向与水平振动;螺旋桨激励力作用下舰船振动响应与水下声辐射线谱不完全一致,且水下声辐射线谱分布频率范围更广。最终建立起螺旋桨激励力与舰船振动及水下声辐射间的对应关系,为舰船桨-轴-船系统减振降噪设计提供理论支持。 展开更多

关键词 振动与波 螺旋桨激励力 桨-轴-船耦合系统 振动响应 水下声辐射

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泡沫覆盖层对水下爆炸气泡射流防护机理缩比试验研究 被引量：6

11

作者 杜志鹏 张磊 +1 位作者 谌勇 华宏星 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第5期569-576,共8页

水下爆炸会对水中结构物造成严重威胁.柔性覆盖层或夹层板能够降低水中结构物水下爆炸冲击响应,因此成为研究的热点.以往的研究多集中于覆盖层对冲击波的防护机理,适用于较远距离的水下爆炸情况.近距离水下爆炸除了冲击波外,爆炸气泡溃... 水下爆炸会对水中结构物造成严重威胁.柔性覆盖层或夹层板能够降低水中结构物水下爆炸冲击响应,因此成为研究的热点.以往的研究多集中于覆盖层对冲击波的防护机理,适用于较远距离的水下爆炸情况.近距离水下爆炸除了冲击波外,爆炸气泡溃灭时产生的朝向结构物的高速水射流更为致命.该文针对这种情况,基于量纲原理,推导缩比相似关系,通过缩比模型水下爆炸试验发现了覆盖层表面空化微气泡群对爆炸气泡形成高速水射流过程产生干扰,提出了泡沫覆盖层钢板水下爆炸气泡射流防护机理. 展开更多

关键词 泡沫覆盖层 水下爆炸 气泡射流 防护机理 缩比试验

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湍流入流下泵喷推进器力谱特性研究 被引量：5

12

作者 师帅康 黄修长 +1 位作者 饶志强 华宏星 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-10,共10页

[目的]旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题。[方法]通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法,产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流,然后将此种方法与模拟相结合,获得泵喷推进器非定常力的宽带谱。[结果]结果显... [目的]旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题。[方法]通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法,产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流,然后将此种方法与模拟相结合,获得泵喷推进器非定常力的宽带谱。[结果]结果显示,所采用的计算方法能够获得泵喷推进器导管、定子和转子合理的非定常力宽带谱;泵喷推进器非定常力宽带谱由叶频及倍频处"驼峰"、定子叶频及相邻定子数倍轴频处特征线谱组成,随着叠加叶片数量的增加,力谱中的"驼峰"变得更加明显,特征线谱峰值呈周期性变化,并在叶片数为转子数时达到最小;由于前置定子和导管的使用,泵喷推进器非定常力宽带谱的幅值比螺旋桨高,但"驼峰"没有螺旋桨明显。[结论]所做研究有助于明确由湍流引起的泵喷推进器非定常力特性,可为低噪声泵喷推进器设计提供参考。 展开更多

关键词 泵喷推进器 湍流 大涡模拟 宽带谱

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分布式流体脉动压力激励下泵喷推进器的结构辐射噪声分析 被引量：5

13

作者 黄修长 师帅康 +2 位作者 苏智伟 饶志强 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期89-94,113,共7页

流体激励载荷的分布式特性对泵喷推进器的结构声辐射具有重要影响。采用计算流体动力学数值模拟结合自编径向基函数插值获得了推进器结构表面的分布式流体激励脉动压力,利用耦合有限元方法研究了泵喷推进器在其全部表面分布式激励、仅... 流体激励载荷的分布式特性对泵喷推进器的结构声辐射具有重要影响。采用计算流体动力学数值模拟结合自编径向基函数插值获得了推进器结构表面的分布式流体激励脉动压力,利用耦合有限元方法研究了泵喷推进器在其全部表面分布式激励、仅转子表面分布式激励、每个叶片0.7 R处等效三向激励和桨毂处等效三向激励作用下的结构辐射噪声。结果表明:径向基函数插值能够精确地将流体载荷映射到结构网格上;与泵喷全部表面分布式激励下的推进器表面均方振速和辐射声功率、传递至桨毂的传递力相比,转子表面分布式激励的贡献远大于导管和定子表面脉动压力的贡献;每个叶片0.7 R处等效三向激励作用下的响应在量级上有差别;转子桨毂处等效三向激励作用下的响应在特征和量级上均相差较大。 展开更多

关键词 泵喷 流体激励力 结构模态 结构振动声辐射

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基于有限元和面元法的弹性螺旋桨流固耦合特性分析 被引量：5

14

作者 李家盛 张振果 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期14-21,共8页

基于三维频域面元和有限元耦合方法建立了螺旋桨双向流固耦合问题的数学模型,推导了螺旋桨双向流固耦合附加质量矩阵以及附加阻尼矩阵,分析了螺旋桨侧斜角以及来流速度对于附加质量矩阵以及附加阻尼矩阵的影响。结果表明,桨盘面来流速... 基于三维频域面元和有限元耦合方法建立了螺旋桨双向流固耦合问题的数学模型,推导了螺旋桨双向流固耦合附加质量矩阵以及附加阻尼矩阵,分析了螺旋桨侧斜角以及来流速度对于附加质量矩阵以及附加阻尼矩阵的影响。结果表明,桨盘面来流速度对于附加质量效应影响很小,但对附加阻尼效应影响显著;考虑附加水质量时,螺旋桨侧斜角越大,弹性桨叶第一阶弯曲模态频率下降越多,而第一阶桨叶扭转模态呈现相反规律。研究方法和结果可为低噪声螺旋桨设计提供必要的理论参考。 展开更多

关键词 流固耦合 水弹性 大侧斜螺旋桨 有限元 面元法

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泵喷分布式脉动压力激励下泵喷艇体耦合系统振动声辐射 被引量：4

15

作者 黄修长 苏智伟 +2 位作者 师帅康 饶志强 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期1-9,共9页

针对suboff艇后泵喷推进器分布式脉动压力激励下的泵喷-轴系-艇体耦合系统振动声辐射响应计算和特性分析开展研究。建立计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型利用剪切应力输运(shear stress transfer,SST)k-ω模型进行... 针对suboff艇后泵喷推进器分布式脉动压力激励下的泵喷-轴系-艇体耦合系统振动声辐射响应计算和特性分析开展研究。建立计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型利用剪切应力输运(shear stress transfer,SST)k-ω模型进行suboff艇后泵喷推进器表面脉动压力的计算,利用耦合有限元法(finite element method,FEM)建立泵喷-轴系-艇体耦合系统动力学模型,结合自编径向基函数插值程序获得表面脉动压力在泵喷结构湿表面的空间分布,利用边界元法(boundary element method,BEM)计算泵喷-轴系-艇体耦合系统的声辐射特性。对泵喷-轴系-艇体的耦合模态特性、传递力、辐射声功率和指向性等开展分析。结果表明:声辐射以转子表面脉动压力的贡献为主;二阶轴频以上,纵向脉动压力的贡献占优;泵喷激励下,振动声辐射主要特征频率包括激励力特征线谱、艇体的纵振模态、转子同相振动模态(呼吸模态)、转子-轴系一阶纵振模态等;导管和定子脉动压力激励下振动声辐射响应峰值出现在叶频(blade passing frequency,BPF)和2倍叶频处,量级和转子表面脉动压力激励处于同一量级,但其和转子表面脉动压力共同作用时,由于相位相互抵消,响应幅值并没有显著增大。研究结果可为泵喷-轴系-艇体耦合系统振动声辐射的控制提供指导。 展开更多

关键词 泵喷 分布式脉动压力 泵喷-轴系-艇体耦合系统 模态 振动声辐射

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基于各向异性多孔介质模型的刷式密封无间隙泵喷推进器性能分析 被引量：4

16

作者 汤王豪 王浩然 +2 位作者 黄飞 黄修长 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期28-34,44,共8页

间隙流动对泵喷推进器的水动力性能及流激振动特性具有重要影响。针对刷式密封无间隙泵喷推进器的设计和性能开展研究,采用各向异性多孔介质模型表征刷式密封,建立了刷丝束双向流固耦合模型与含多孔介质的泵喷推进器敞水计算流体力学模... 间隙流动对泵喷推进器的水动力性能及流激振动特性具有重要影响。针对刷式密封无间隙泵喷推进器的设计和性能开展研究,采用各向异性多孔介质模型表征刷式密封,建立了刷丝束双向流固耦合模型与含多孔介质的泵喷推进器敞水计算流体力学模型。根据流固耦合仿真试验确定多孔介质模型控制方程动力源项中的阻力系数,利用正交试验优化了刷式密封的结构参数,计算了优化后的刷式密封无间隙泵喷推进器的水动力性能。通过与空泡水筒试验结果对比分析可知,相比于理想无间隙泵喷计算模型,采用多孔介质可以将扭矩计算精度提高4%。基于验证的多孔介质数值模型,开展非定常计算,获得刷式密封无间隙泵喷推进器的激励力特性,结果表明,刷式密封无间隙泵喷推进器的轴向推力脉动频谱与扭矩频谱在叶频及倍叶频处下降一个数量级。 展开更多

关键词 无间隙泵喷 刷式密封 各向异性多孔介质模型 水动力性能 非定常激励力

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舰船复合材料轴振动能量传递特性研究

17

作者 辛大款 景伟 +3 位作者 陈武超 魏涛 朱军超 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期71-76,85,共7页

针对舰船复合材料传动轴减振机理尚不清晰的问题,文中构建了某舰船复合材料轴仿真模型,基于功率流法分析了复合材料轴振动能量传递特性,并在此基础上进一步探究了钢法兰-复合材料刚柔耦合界面匹配参数和轴段内复合材料铺层方式对振动能... 针对舰船复合材料传动轴减振机理尚不清晰的问题,文中构建了某舰船复合材料轴仿真模型,基于功率流法分析了复合材料轴振动能量传递特性,并在此基础上进一步探究了钢法兰-复合材料刚柔耦合界面匹配参数和轴段内复合材料铺层方式对振动能量传递的影响规律。最后通过复合材料传动轴模态试验和振动传递试验验证了仿真模型的准确性。结论如下:刚柔耦合界面对于振动能量抑制有着显著作用,其振动能量的传递随接触面积的增大而降低,而弹性模量比仅影响传动轴固有频率;随着铺层角度的减小及铺层数量的增加,复合材料轴段隔振性能逐渐增加。 展开更多

关键词 复合材料轴 功率流 刚柔耦合 振动能量传递 铺层参数

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桨叶弹性对螺旋桨轴承力影响及计算方法研究 被引量：4

18

作者 李家盛 张振果 +1 位作者 田锦 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期1-10,共10页

螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所... 螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所受流体力、有限元求解结构动力学的弹性桨双向流固耦合非定常水动力预报算法——时域/频域面元-有限元法,可克服频域面元-有限元法非线性伯努利方程难处理及时域面元-有限元法低效率问题。研究表明:桨弹性效应特别是流体附加阻尼在桨-轴-船系统减振降噪设计中应予以足够重视;空间不均匀来流下弹性桨轴承力计算可在平衡位置表面施加不可穿透条件。该方法和结果可为低噪声桨-轴-船系统设计提供必要的理论参考。 展开更多

关键词 流固耦合/水弹性 振动 螺旋桨 有限元法 面元法/边界元法

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基于参数尺度变换的多谐波自适应前馈主动控制方法

19

作者 段宁远 范文焜 +3 位作者 宋怡欣 刘博 童宗鹏 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期300-309,共10页

螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为多个低频窄带线谱。此外,激励幅值、频率及相位会随着轴系转速、油膜润滑等条件的变化而产生未知波动,具有显著的时变特征。该文针对船舶动力系统的时变多谐波... 螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为多个低频窄带线谱。此外,激励幅值、频率及相位会随着轴系转速、油膜润滑等条件的变化而产生未知波动,具有显著的时变特征。该文针对船舶动力系统的时变多谐波线谱振动特征,提出了一种基于参数尺度变换的自适应前馈主动控制方法。基于多跨多支承推进轴系动力学模型,进行了多谐波自适应前馈算法仿真验证,实现了对多个未知窄带干扰的有效衰减。考虑通道耦合响应关系,建立了多输入-多输出系统的多通道振动主动控制策略,开展了多通道交叉耦合谐波振动控制效果分析。结果表明,该文所提出的基于参数尺度变换的自适应前馈主动控制方法对多跨多支承推进轴系的时变多线谱振动具有良好的控制效果。 展开更多

关键词 主动控制 前馈控制 自适应算法 线谱振动 尺度变换

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用于飞轮微振动抑制的黏弹性-干摩擦阻尼环设计 被引量：4

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作者 贺晓东 黄修长 华宏星 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期98-106,共9页

工程界采用阻尼环抑制飞轮的发射段振动放大和在轨微振动,其抑振机理之一为动力吸振器。受飞轮工作环境的宽域温差影响,阻尼环中采用的黏弹性材料的阻尼和刚度性能将发生变化,破坏有阻尼动力吸振器工作的最优参数条件。针对该问题,进一... 工程界采用阻尼环抑制飞轮的发射段振动放大和在轨微振动,其抑振机理之一为动力吸振器。受飞轮工作环境的宽域温差影响,阻尼环中采用的黏弹性材料的阻尼和刚度性能将发生变化,破坏有阻尼动力吸振器工作的最优参数条件。针对该问题,进一步研究阻尼环各界面可能存在的干摩擦阻尼的影响机理。建立了黏弹性-干摩擦阻尼环-飞轮系统的多自由度集中参数模型,首先不考虑干摩擦阻尼,根据飞轮系统的有效模态质量确定了黏弹性阻尼环的最优参数;然后以该最优参数为初值,利用遗传算法得到了干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环的最优参数。对比分析了黏弹性阻尼环、干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环在最优参数及非最优参数下飞轮传递到基础的扰动力响应。结果表明,干摩擦阻尼能进一步拓宽黏弹性阻尼环的抑振频率范围,并提高其鲁棒性。 展开更多

关键词 阻尼环 动力吸振器 干摩擦阻尼 遗传算法 有效模态质量

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