舰船冷却水管网系统动力特性分析
管网系统是舰船动力装置的重要组成部分,它不仅为全船输送着重要的流体气体等介质,同时它的振动特性还影响着全船的振动与噪声,对军用舰艇的安全性和隐身性,以及民用舰艇的舒适性有着不容忽视的作用.因此对管网系统的动力特性进行研究是具有重要意义的.本文以舰船的冷却水管网系统为例,对冷却水模型进行了简化,考虑了对计算影响较大的弯管剖面变化,将阀门和法兰简化为集中质量附加于节点之上,支架简化为垂向和横向的弹性约束条件,泵、冷凝器等部件近似为固支边界条件,进而分析模态特征和动态响应特性.计算结果同实测数据进行比较,验证了有限元建模的可靠性和所采用的简化方法的有效性.本文分析了舰船冷却水管网系统的几类激励源的激振特性.压力脉动和机械振动的传递是引起管网振动的最主要因素.本文分析管网系统的受力,计算了由压力脉动引起的激励力和由速度脉动引起的激励力,对比发现速度脉动引起的激励力可视作一个稳态力,在动态响应分析时可忽略不计.仅将脉动压力作为激励力加载到有限元模型中,将计算得到管网系统动态响应的位移频谱图,与试验中加速度传感器测得频谱进行对比,发现曲线变化趋势和峰值位置基本一致.将所得到的位移频谱求导得到峰值的速度值与实验速度值进行对比,差距较大.说明仅考虑压力脉动作为单一激励源的舰船管网振动特性在趋势上能较好近似,但若要得到精确的数值结果还需进一步考虑其他的激励源.在有限元模型的基础上,先后选取脉动抑制器、挠性接管和改变支架间距等三种减振优化方式,得到有限元方法下的减振效果.对比减振效果,发现脉动抑制器、挠性接管对管网系统有比较明显的减振效果,改变支架间距则对管网系统的振动特性影响比较复杂.并做了相应的减振优化实验验证了这一结论.
- 作者：
- 刘婷
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 张京伟
- 中图分类号：
- U674.703；U661.44
- 关键词：
- 管网系统；模态分析；响应分析；减振优化
- Piping system； Modal Analysis； Response Analysis； Vibration dampingOptimization