离心泵流体激励力诱发的振动:蜗壳途径与叶轮途径

研究蜗壳、叶轮途径流体力诱发的离心泵振动,分析CFD蜗壳内表面流体力作用下电机-离心泵-机架FEM模型瞬态响应;用Newmark-β算法分析CFD叶轮表面流体合力、合力矩作用下叶轮-转轴-支撑-机架转子动力学模型响应;并对比蜗壳、叶轮两条途径流体力诱发离心泵基座振动。结果表明,泵内表面流体压力脉动为宽频激振源,会诱使离心泵系统产生各阶模态振动;流体力通过叶轮途径诱发离心泵基座振动位移幅值谱最大峰值出现在叶轮转频处,振动加速度幅值谱最大峰值出现在叶轮流道通过频率处,而非叶片通过频率处;流体力通过蜗壳途径诱发的离心泵基座振动远小于叶轮途径诱发的振动,叶轮-转轴-支撑-机架为流体激励诱发离心泵基座振动的主要途径。     

敷设超弹性覆盖层舰船水下爆炸冲击实验与仿真分析

针对在船体湿表面敷设超弹性覆盖层,对减少远场水下爆炸冲击对舰船造成的损伤具有较好效果,而覆盖层为薄壁结构与舰船尺度不匹配,在有限元分析中易造成较大困难甚至无法计算问题,提出具有较高计算效率的仿真近似方法。该方法基于超弹性覆盖层均匀化理论,考虑应变率相关性,将覆盖层实体结构替换成等效连续体模型,对全舰船进行水下爆炸冲击响应仿真分析。对敷设、未敷设覆盖层水面实船进行水下爆炸对比试验,通过试验数据与仿真结果比较研究、分析讨论,对超弹性覆盖层抗冲击性能进行深入阐述。     

抗冲瓦的优化设计研究

敷设于舰船湿表面上的抗冲瓦可以有效提高舰船的抗水下爆炸冲击性能。本文从抗冲瓦的结构拓扑参数方面来研究其抗冲击特性,讨论了不同强度冲击载荷下抗冲瓦的优化设计区域,提出了拓扑结构、应力平台与结构密度三参数优化设计方法,最终给出了一种较为优化的结构形式。     

主动后缘襟翼对旋翼桨毂振动载荷控制的机理与风洞试验

结合较高精度和可靠性的旋翼刚柔耦合动力学模型和旋翼自由尾迹空气动力学模型，建立包含主动控制后缘襟翼(Active control trailing edge flap,ACF)的旋翼桨涡干扰气弹耦合分析模型，开展基于ACF主动控制技术的旋翼桨毂振动载荷控制。分析旋翼前进比、ACF控制频率和初始相位对桨毂振动载荷控制效果的影响，得到桨涡干扰情况下ACF对旋翼桨毂载荷的振动控制机理，仿真分析表明，在前进比为0.15时，3倍频的ACF最佳控制相位为300°，4倍频的ACF最佳控制相位为270°，前进比为0.12时，4倍频的ACF最佳控制相位变为190°。研究得到ACF控制规律如下：ACF在桨盘50°～80°方位为最小正偏角时可以有效降低桨毂振动载荷；而当ACF在桨盘50°～80°方位为最大正偏角时不利于桨毂振动载荷的控制。基于此控制规律，在ACF旋翼风洞试验台上开展ACF开环控制的验证试验。结果表明，试验数据与仿真计算规律相吻合，提出的ACF控制策略对前进比为0.12和0.15的来流工况下的旋翼桨毂振动载荷均可实现有效降低。     

篦齿封严冲击动力学建模与参数影响研究

在冲击载荷作用下，燃气轮机篦齿封严装置可能会与高速旋转的转子发生碰摩。为了揭示在不同冲击载荷和篦齿封严装置结构参数条件下，冲击输入对篦齿封严装置刚度和转子冲击动力学特性的影响机制，本文开展篦齿封严装置冲击动力学建模与参数影响规律研究。从封严环接触模型出发，将欧拉梁理论应用于单圆盘转子-封严装置碰摩模型，计算了封严环篦齿厚度、高度和初始间隙对接触刚度的影响，得到了转子的时域响应和轴心轨迹以及冲击响应的参数影响规律，为篦齿封严装置在冲击接触下的动力学特性研究提供了理论建模和分析方法参考。