大型船舶轴系多向耦合振动建模与试验研究

《大型船舶轴系多向耦合振动建模与试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、（申请工学博士学位论文）大型船舶轴系多向耦合振动建模与试验研究培养单位：能源与动力工程学院学科专业：轮机工程研究生：黄千稳指导教师：严新平教授2017年5月分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目大型船舶轴系多向耦合振动建模与试验研究英文InvestigationonModelingandExperimentoftheMltidirectionalCoupled题目VibrationsoftheMarinePropulsionShaftforLargeVessels研究生姓名黄千稳姓名严新平职称教授学位博士指导教师单位名称能源与动力工程学院邮编430063申请学位级别博士学科专业名称轮

2、机工程论文提交日期2017-03论文答辩日期2017-05学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人教育部学位中心盲审教育部学位中心盲审教育部学位中心盲审2017年5月InvestigationonmodelingandexperimentofthemultidirectionalcoupledvibrationsofthemarinepropulsionshaftforlargevesselsADissertationSubmittedtoWuhanUniversityofTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsforth

3、eDegreeofDoctorEngineeringByHUANGQianwen(Major：MarineEngineering)DissertationSupervisor：ProfessorYANXinpingWuhanUniversityofTechnologyWuhan,Hubei430063,P.R.ChinaMay,2017独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志

4、对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：摘要船舶是发展水路运输和维护海洋权益的重要装备。随着船舶吨位和结构尺寸的逐

5、渐增加，作为推进系统关键组成的主机功率相应变大，造成推进系统在复杂运行条件下的故障次数逐渐增多。其中，船舶轴系作为动力装置的重要组成部分，其可靠性和稳定性是船舶安全航行的重要保障。特别是在不同形式、大小的外部载荷条件下，流体-船体耦合动力学问题导致的船体变形作用于推进轴系，对其环境适应性和系统耦合性等提出了更高的技术要求。船舶在运行条件多变且工作模式复杂等情况下的动态变形对推进轴系影响的难题急需解决，通过改善推进轴系的可靠性来提升船舶运行性能的理论方法也亟待探索。以船舶推进轴系为研究对象，通过流体-船体结构耦合动力学理论研究，揭示流体与船体变形的交互作用。在此基础上，建立不同船体变形条件下的

6、推进轴系多向耦合振动的计算方法，解决轴系复杂振动影响动力系统安全性能等关键技术的重要问题，为船舶在复杂环境下航行的可靠性提供理论支持。主要的研究工作和结论如下：（1）建立流体-船体结构耦合动力学的理论基础和计算模型，综合考虑了初始条件、边界条件、船体质量和刚度等不同的影响因素，通过对模型的数值计算，得到了耦合作用下的船体位移、压力与应变等动态响应，初步探讨了不同模型参数对耦合系统响应，即船体运动规律的影响。结合在拖曳水池进行的流体-船体动态试验测试，验证了该理论模型有效性的同时，总结了在船体结构曲线和材料强度等设计、建造过程中的基本规律。（2）建立基于集中质量法轴系扭转-纵向耦合振动理论模型

7、，考虑了转速、耦合刚度系数、外部激励、阻尼等条件下的理论建模，同时考虑了转矩加载和纵向力加载等不同船体变形输入，通过高阶龙格库塔方法进行了模型的求解计算，通过数值计算得到了轴系在扭转和纵向振动的频域和时域响应，结合对试验测试结果的分析，验证了该计算模型的有效性，通过对不同耦合刚度系数的误差讨论，为推进轴系的结构尺寸等参数设计提供了理论指导。（3）在分析推进轴系结构特点和运行特征的基础上，利用有限单元法分析了推