船舶艉部激励耦合振动噪声机理研究进展与展望

[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。

摩擦激励下螺旋桨推进轴系弯扭耦合振动研究

螺旋桨推进轴系中水润滑轴承-轴颈摩擦诱导异常振动、噪声是制约舰艇隐身性能的重要因素,研究其成因机制和影响规律对于识别和有效控制异常振动、噪声具有重要价值。为此,从非线性摩擦和轴系整体动力学耦合的角度对螺旋桨推进轴系摩擦诱导振动问题进行分析。采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,考虑非线性摩擦-扭转振动-横向振动的耦合作用,在此基础上利用Hamilton原理和有限元法建立连续轴系的非线性动力学方程。运用Newmark-β法和Newton-Raphson迭代相结合的方式求解并获取系统非线性动力学响应,分析动摩擦特性及弯-扭耦合作用对轴系摩擦诱导振动的影响规律。结果表明,相较于纯扭转系统,弯-扭耦合系统更容易产生摩擦自激振动。除轴承-轴颈摩擦特性外,不稳定的弯曲模态同样为耦合系统摩擦自激振动的重要成因。

船舶推进轴系纵向振动抑制研究

针对船舶轴系的纵向振动情况,建立"螺旋桨—轴系"纵向振动的动力学模型,并推导出其前3阶模态振型。同时,建立轴系的有限元模型,并将计算结果与解析解进行对比。提出用动力消振的方法对船舶轴系的纵向振动进行抑制。通过对实际转速下轴系纵向振动情况的仿真模拟,发现在船舶正常工作范围内,轴系的实际振动状况与其1阶模态十分接近,于是利用轴系纵向振动的响应在其第1阶模态处进行截断,列出轴系加装动力吸振器之后的动力学微分方程,并推导出加装动力吸振器后系统的响应表达式。针对系统的响应公式,设想利用磁流变弹性体材料制作宽频动力吸振器,并进行简单的概念设计。提出的设计方案为船舶推进轴系振动抑制提供一种新的思路。

高速电梯振动控制的理论及实验研究

本文针对电梯振动研究主机振动的隔离 ,通过理论分析确定系统主要参数对振动隔离的影响规律 ,同时借助实验手段确定系统的固有频率 ,并有针对性地调整系统的固有频率 ,使之避开主机的激励频率。在理论及实验分析的基础上对实际电梯系统实施隔振 ,同时采取提高系统旋转部件的平衡精度以及安装质量等其他措施 。

分布式摩擦激励下轴系振动研究

针对含水润滑橡胶轴承轴系在摩擦激励与弯扭耦合作用下产生自激振动并诱发异常噪声、而常用的点支承模型无法用于分析轴承分布支承力及轴承倾斜等因素对轴系振动影响,采用分布式轴承支承模型及速度依赖型Stribeck摩擦模型,利用拉格朗日方程及模态展开法建立摩擦激励下轴系动力学模型。用数值仿真研究轴系非线性振动与系统物理参数间关系,探讨接触力、转速、轴承倾斜等因素对轴系响应特性影响。结果表明,在相同摩擦系数、接触力、转速条件下轴承倾斜会使轴系更易产生自激失稳。

工业喷嘴喷注噪声的抑制技术研究

对于喷注噪声的控制,有效的方法是从声源上来降低或控制。根据喷注噪声产生原理,理论分析了适当改变喷口形状,使沿喷注轴向流速在垂直方向的梯度减小,可使湍流发声的声源强度减弱,从而使喷注噪声降低。数值计算结果表明改进后的喷口可降低喷注流速。实验证实改变喷注的流场可以有效的控制喷气噪声,可使噪声A声级降低3～4个分贝,且喷射压力没有显著降低。

转子振动主动控制研究评述

本文从系统模型、控制对象、性能指标、测点与控制点的选择、控制执行机构及试验研究等方面对近十多年来国内外转子主动减振技术研究的状况和发展趋势作了较详细评述。

充液管道振动研究

充液管道系统中液体的压力脉动和管壁的结构振动会引起很强的振动和噪声，甚至导致管系或机器的损坏。由于在充液管道中存在多种振动波，且它们之间会发生耦合，振动机理非常复杂。因此长期来许多学者对此进行了大量的研究。本文主要综合阐述国内外关于管道振动的研究概况，并集中讨论充液管道振动噪声的研究。

振动控制中压电作动器非线性的补偿方法研究

在周期振动的自适应控制中,压电作动器的非线性特性会产生高次谐波,激发高阶模态振动。为抑制压电作动器的高次谐波激励,同时结合自适应振动控制的特点,提出一种新的作动器非线性补偿方法。该方法将作动器的非线性与结构的动态特性部分融合,用正交多项式从输入输出信号中拟合静态非线性及其逆变换,计算过程简单,数值稳定性高。在控制通道中,通过逆变换对控制信号进行预处理,使得补偿后的输入输出具有线性系统的特征,而输入输出之间的相位差完全由自适应算法进行补偿。实验结果表明,所给出的补偿方法能够抑制高次谐波,并改善了振动控制效果。

车辆行驶对高层建筑微振动影响的试验研究

由于交通车辆引起的建筑物振动对强度和安全的影响通常可以忽略不计 ,这类振动没有受到足够的重视。然而 ,对交通干线附近建筑内的精密仪器 ,车辆引起的楼板微振动却是一个不可忽略的因素。本文实际测量分析了某三面紧邻交通干线的高层建筑振动状态 ,研究了轻轨列车行驶对高层建筑振动的影响 ,发现轻轨列车和重型汽车通过时 ,大楼的振动明显增大 ,可能导致部分仪器的测量误差增大。

变电站噪声控制与声屏障模型研究

上海市新周变电站地处浦东上钢新村居民区内,原来这里是一片农田,由于城区扩展,先后建成了新村住宅小区。变电站内二台大型户外变压器产生的噪声严重污染周围环境,使得附近居民无法安静生活,造成了与居民的矛盾,噪声治理成为当务之急。

扩张式消声器降低管道流体噪声的试验研究

对于液体 (润滑油、水 )泵的管流噪声 ,针对一齿轮泵和叶片泵的出口流动噪声设计了扩张管 ,并进行了试验测试。结果表明 ,对于泵的额定工况 ,所采用的方法可达到管壁振动加速度降低 6-1 0分贝。

周期振动隔离的自适应方法及其实验研究

针对多频、多点隔振问题,将跟踪滤波与带饱和抑制的LMS算法相结合,构造出基于分量控制的自适应隔振方法,将其用于多频率多通道控制,并进行实验验证。该方法是在通用的LMS算法的基础上,引入饱和抑制函数,根据控制饱和程度,优化控制器权系数更新过程,避免控制器的性能恶化。实验结果表明,自适应方法能够在多通道控制中很好地隔离周期振动,不仅具有良好的稳态控制效果,而且可以改善输出饱和情况下的控制性能。

水下开口腔体流激振动实验与仿真研究

采用实验与数值计算相结合的方法,研究流体流经开口腔时在开口处的压力脉动规律,以及开口腔在压力脉动作用下的振动特性。研究的内容主要有:通过实验和有限元/边界元方法获得开口腔模型在空气中和水中的模态振型以及频率;在开口腔的孔口后缘10毫米处布置一个压力传感器来测量流速对涡脱落频率的影响,通过开闭孔口的方式确认涡脱落的频率分量;使用大涡模拟计算得到不同流速条件下压力传感器对应位置的压力脉动规律,并与实验结果进行比较验证;在开口腔体侧面布置一个加速度传感器来测量不同流速条件下腔体结构振动情况;以CFD计算得到的压力脉动为输入,使用有限元/边界元方法计算得到加速度传感器对应位置处的加速度值,并与实验结果进行对比分析。

柴油机噪声源识别的实验研究

本文介绍为了对柴油机本身做降噪改进设计而在实验室进行的噪声源识别实验研究。采用铅包覆法和国际上近年来发展的声强法两种方法。在铅包覆法实验中柴油机全部包覆后整机噪声级下降13.8dB(A)。声强法中应用一般的双通道FFT分析仪和通用微机,经接口组成测量分析系统。两种方法所得结果基本相符,而声强法的特点是简便易行,更利于在研究开发和工程中推广应用。

减振浮筏振动响应研究

减振浮筏振动响应研究林立，胡剑凌（中船总公司系统工程部）（上海交通大学振动冲击噪声研究所）一、前言为了降低船舱内的空气辐射噪声和水下辐射噪声以达到安静型舰艇的目的，必须对舰艇内主要振动源采用弹性安装的方法进行振动隔离，由于双层隔振装置能明显地抑制从机...

活塞式空压机振动故障诊断技术研究

机械故障诊断过程中，信号采集、特征提取以及基于特征提取的状态模式识别是实现设备状态监测与故障诊断的重要环节。本文从故障诊断的全过程出发，结合活塞式空压机的故障诊断实施，讨论了开发机械故障诊断系统的若干技术问题。

燃气轮机发电机组余热锅炉低频噪声机理研究

为研究燃气轮机余热锅炉(HRSG)低频噪声的产生机理,采用大涡模拟(LES)结合FW-H积分方程法对炉内换热器管阵的非定常流场和声场进行数值模拟,研究了单个鳍片管、单个圆管以及圆管管阵的涡流噪声特性,并与试验结果进行了对比.结果表明:余热锅炉低频噪声主要源自换热器管阵涡流噪声;单根圆管的涡流噪声具有明显的低频特征频率,螺旋鳍片的存在降低了噪声的特征频率和总声压级;管阵中管间流场的相互作用增强,其涡流噪声是具有一定带宽的窄带噪声.

卫星周期桁架结构振动特性应用研究

从微分方程出发,利用谱元法推导梁的解析解,并验证其准确性,以此研究平面周期桁架结构振动传递特性,即带隙和波形转换作用;根据卫星主承力结构桁架周期性特点,建立服务舱和载荷舱简化模型,利用谱元法分析其振动传递带隙特性,并进行试验验证。理论和试验表明:周期桁架结构具有良好的隔振特性,尤其是阻带内振动得到很大衰减,说明周期桁架在卫星主结构隔振设计中具有广阔应用前景。

基于多自由度控制的主被动隔振器研究

船用大型动力装置运行时所产生的线谱振动是水下辐射噪声产生的重要原因之一,通常在振源设备与船体安装基座之间采取隔振措施,抑制宽频带振动的传播。针对隔振系统振动传递路径复杂而难以有效控制的问题,在功率流传递特性分析的基础上提出一种新型主被动隔振器,在被动隔振的基础上通过主动控制进一步衰减线谱振动通过隔振器的传递。该隔振器具有多自由度振动传递控制的特点,可避免通常存在的振动传递路径切断不彻底的弊端。该研究对隔振器的静态特性、动态特性以及主被动隔振效果进行了分析和测试,仿真及试验结果均表明,通过结合加权误差反馈自适应控制算法和多自由度同步控制,主被动隔振可显著抑制弹性基础在300 Hz内的线谱振动。