桨-轴系-船体耦合振动频响函数子结构综合建模方法验证与分析
2021-02-25黄修长李江涛刘见华
噪声与振动控制 2021年1期
范 凯,黄修长,李江涛,刘见华
(1.海军装备部驻上海地区军事代表局,上海201206;2.上海交通大学 振动冲击噪声研究所 机械系统与振动国家重点试验室,上海200240;3.中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011)
螺旋桨在运转时,一方面会产生直发声;另一方面会通过轴系激励船体,从而导致船体产生强烈的声辐射,螺旋桨-轴系-船体的耦合振动声辐射研究受到广泛关注[1-3]。为了获得螺旋桨-轴系-船体的耦合振动传递特性,学者们从理论建模和试验两方面开展了大量的研究。
在理论建模方面,螺旋桨-轴系-船体耦合系统建模发展了解析法、有限元方法和子结构方法。在采用解析法进行建模时,通常会对螺旋桨做一些假设,如螺旋桨采用等效质量-弹簧单元[4]、等效质量-梁-质量单元[5-6]进行模拟。轴系可以采用多点弹簧支撑梁结构。船体结构可以等效为阻抗或采用有限元法进行三维实体建模。采用解析法能够很大限度地保留耦合系统主要特征,为了更好地模拟实际系统复杂的动力学特性,一般需要进行有限元建模分析。由于螺旋桨-轴系-船体耦合系统的复杂性,采用有限元方法进行建模和计算时通常耗时长。因此学者们提出了基于频响函数综合的子结构方法[7-8],并利用子结构方法进行了理论预报、传递特性的优化分析。虽然子结构方法已经通过了数值验证,但尚未开展试验验证。
在试验方面,针对螺旋桨-轴系-船体耦合系统的公开报道较少。李栋梁[9]研究了一个缩比尺度的螺旋桨-轴系-船体陆上模型在轴系不运转情况下的耦合传递特性。……
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