赵 琪, 郭 君, 曹 栋, 王红瑞, 单志雄

鱼雷湿模态仿真与试验分析

赵 琪1, 郭 君1, 曹 栋2, 王红瑞1, 单志雄1

(1.中国船舶集团有限公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077; 2.中国船舶集团有限公司 第12研究所, 陕西 西安, 713100)

以典型鱼雷结构为基础, 首先通过干模态试验与仿真分析, 修正全雷有限元模型, 然后利用LMS Virtual.Lab边界元流固耦合分析方法, 进行全雷湿模态仿真。分析结果表明, 与在空气中相比, 鱼雷结构在水中各阶固有频率均有所降低, 前3阶频率降低量在35%左右。通过全雷干、湿模态仿真分析, 获得解决复杂流固耦合问题的新途径, 为后续进行鱼雷结构优化、减振降噪设计等提供参考。

鱼雷; 干模态; 湿模态; 边界元法; 流固耦合

0 引言

模态分析主要用于确定结构的振动特性(包括固有频率和振型), 是进行其他动力学分析的基础。对结构进行模态分析需要考虑结构所处的环境, 若在空气环境中(即干模态), 由于空气对结构的影响较小, 通常在试验和仿真分析中可忽略; 若在水下环境中(即湿模态), 环境产生的预应力效应和振动时的流固耦合效应会对模态产生影响, 所以结构的湿模态分析就不能忽略流体环境的影响。湿模态在水下航行器的设计中占有较大比重, 近年来日益受到工程界和学术界的重视[1]。

目前, 由于水下试验的准备和实施比较繁琐, 且试验成本高, 对结构湿模态的数据获取多利用仿真分析的方法。王聪等[2]基于流固耦合及模态理论, 对导弹缩比模型进行了干、湿模态的研究, 分析认为附连水质量引起的结构模态质量的增加对结构低阶弯曲模态频率的影响较为显著。……