一、大侧斜螺旋桨桨叶应力的有限元分析（论文文献综述）
张旭婷[1]（2020）在《复合材料螺旋桨-舵系统特性研究及节能优化》文中指出按照《巴黎协定》规定,联合国环境规划署要求全球碳排放量在2020年至2030年必须以每年7.6%的水平下降,否则气候引发的自然灾害发生率和破坏率会大幅增长。减少船舶能源消耗,提高能源使用率,降低碳排放量是目前船舶行业发展的一个重要发展方向和研究目标。随着复合材料螺旋桨的应用越来越广,复合材料螺旋桨的节能减排成为当前研究的重点和难点。桨-舵匹配是一种易实现的节能措施。复合材料的可设计性和桨-舵匹配为复合材料螺旋桨节能减排设计提供了更大的研究空间。本文针对复合材料螺旋桨-舵系统的非线性,提出了复合材料螺旋桨-舵系统流固耦合控制方程及相应数值方法,研究了桨-舵系统特征和匹配问题,结合预变形设计以及材料设计实现了全工况的推进性能优化,同时,采用夹芯结构形式开展了复合材料螺旋桨的轻量化研究,结合预变形设计进一步提高了节能优化效果。本文的主要工作如下:基于复合材料和桨-舵干扰的非线性问题,提出了一种复合材料螺旋桨-舵系统的流固耦合控制方程,建立了一种基于RANS方程的计算流体力学结合有限元方法的复合材料螺旋桨-舵系统流固耦合数值模拟方法。开展了螺旋桨-舵系统水动力性能以及复合材料结构弯扭变形的收敛性验证和数值结果验证,通过与实验结果对比,验证了本文提出的流固耦合数值方法的可行性。基于复合材料螺旋桨的变形特性和桨-舵之间的干扰问题,描述了复合材料螺旋桨-舵系统与单独复合材料螺旋桨、刚性金属材料螺旋桨-舵系统的区别。计算了复合材料螺旋桨-舵系统的推进性能和结构响应,分析了舵的干扰对于复合材料螺旋桨推进性能、压力分布、尾流场分布、弯扭变形和桨叶强度的影响。通过对比复合材料螺旋桨-舵系统和刚性金属螺旋桨-舵系统,分析了舵的干扰对复合材料螺旋桨和刚性金属螺旋桨的影响以及区别。基于舵对尾流场分布的干扰,讨论了桨-舵相对位置对推进性能和结构响应的影响。针对复合材料螺旋桨的变形特性,提出了一个同时提高推进效率和增强复合材料桨叶使用寿命的“高效率,低变形”的优化方案,并优选出最佳桨-舵相对位置。基于节能减排、提高主机功效利用率的目的,研究了铺层方案和材料属性对于复合材料螺旋桨-舵系统推进性能、结构响应和舵干扰结果的影响。建立了一种改善复合材料螺旋桨-舵系统全工况的推进性能的优化方案,通过预变形设计方法改善了复合材料螺旋桨-舵系统在设计工况的推进效率,基于螺旋桨理论,提出了一个通过优选最佳铺层方案或材料属性改善非设计工况的推进效率的方案,并优选出最佳铺层方案和材料属性,实现了改善全工况的推进效率的目的。通过与实验结果对比,验证了提出的优化方案的可行性。基于夹芯结构轻质与高强的特性,开展了夹芯结构复合材料螺旋桨-舵系统的性能研究工作。建立了一种夹芯结构复合材料螺旋桨-舵系统流固耦合数值模拟方法,通过与实验结果对比验证了数值方法的准确性。分析了夹芯结构对复合材料螺旋桨-舵系统推进性能、弯扭变形以及干、湿模态固有频率的影响。讨论了不同面板厚度和芯子材料对复合材料螺旋桨-舵系统性能的影响,为夹芯结构复合材料螺旋桨的结构设计提供了理论基础。基于夹芯结构对推进性能的影响,通过预变形设计改善了夹芯结构复合材料螺旋桨-舵系统设计工况的推进性能,对比了夹芯结构和实芯结构复合材料螺旋桨的桨叶变形和预变形设计后非设计工况的推进效率,探索了桨叶变形与预变形设计后非设计工况的推进效率的关系,为改善复合材料螺旋桨全工况推进效率提供了更大的研究空间。
王宪磊[2]（2020）在《基于CFD的大侧斜螺旋桨性能研究》文中研究表明近年来,船舶领域的发展趋势以大型化和高速化为主,而随着船舶航行速度的快速升高,常规螺旋桨的水动力性能已经不能满足中高速船舶的效率需求;此外,船舶航速提高所引起的船后尾流的不稳定性会降低螺旋桨的空泡性能,常规螺旋桨也无法减缓空泡现象的产生。当船舶螺旋桨发生严重空泡后会引发螺旋桨桨叶剥蚀、螺旋桨使用寿命缩短、螺旋桨水动力性能降低以及船体振荡压力增大等。因此,船舶领域对中高速船舶螺旋桨的设计研发越来越重视,而作为特种船舶推进器的大侧斜螺旋桨由于其特殊的侧斜结构而在性能方面表现优异。目前,基于设计参数对中高速船舶大侧斜螺旋桨的性能研究已经逐渐成为船舶领域的热门课题。为了研究设计参数对大侧斜螺旋桨水动力及空泡性能的影响,以STAR-CCM+仿真软件为实验平台,首先对计算流体力学仿真实验进行了精确性验证,以Hassan Ghasseni等人所研究的大侧斜螺旋桨为研究对象,进行了网格无关性验证实验和湍流模型仿真精度的对比实验,提出了较为合理的网格划分方法并选择了合适的湍流模型。通过开展水动力性能仿真实验,将仿真结果与Hassan Ghasseni等人所测得的水池试验结果进行了对比并验证了仿真实验的精确性。然后,采取单一变量原则并以上述大侧斜螺旋桨为模型桨,建立了基于三种设计参数的九个大侧斜螺旋桨模型。最后,分别采用了稳态计算和瞬态计算的方式对以上三组模型进行了性能仿真实验,计算出定常流场和非定常流场下不同设计参数的大侧斜螺旋桨的水动力性能和空泡性能的仿真结果。通过对不同设计参数下大侧斜螺旋桨的仿真实验结果进行对比分析后发现,设计参数是会在不同程度上影响大侧斜螺旋桨的水动力性能和空泡性能的。通过STAR-CCM+仿真软件后处理功能,将仿真数据与可视化图像进行了详细分析,结果表明:随着侧斜角度的增大,螺旋桨的水动力及空泡性能都有所提升,而当侧斜角度超过一定阈值后,其推进效率及空泡率不升反降,且桨叶叶面压力分布也随之改变;随着盘面比的增大,螺旋桨的水动力及空泡性能会有所提升且桨叶受力更均匀,而效率却会下降;随着纵倾角的增大,螺旋桨桨叶叶面压力分布变化相对较小,且螺旋桨的水动力及空泡性能变化也相对较小,相较于其他两个设计参数,其对螺旋桨性能的影响可忽略不计。本文以大侧斜螺旋桨为研究对象,研究并探讨设计参数对其水动力性能和空泡性能的影响关系,能够为中高速船舶螺旋桨的设计研发提供一些借鉴性的建议。
许沛华[3]（2019）在《涡发放条件下参数对螺旋桨振动噪声的影响》文中研究表明现代船舶工业发展对螺旋桨的减振降噪技术提出了较高要求,尤其在军事领域螺旋桨减振降噪的优劣程度显得更加重要。涡发放条件下螺旋桨的振动噪声问题,由于其条件的复杂性,很多研究思路和方法还未曾涉及。本文结合升力面理论及声固耦合的方法,对螺旋桨涡激振动响应及流场声压进行数值模拟计算,探究了螺旋桨的侧斜、纵倾和螺距等参数的变化对桨叶振动响应及流场声压的影响,为低噪音螺旋桨的设计制造提供参考。完成的主要工作如下:对螺旋桨参数进行选择。以螺旋桨的相似理论和升力面理论为基础,对选定的各型桨进行水动力性能计算,并将结果做分析对比。基于声固耦合的方法,利用ABAQUS软件对各型桨的干、湿模态进行计算,包括单桨叶结构及全桨结构,并对结果做分析对比。采用离散涡法对螺旋桨的剖面进行二维数值分析,得到涡发放条件下桨表面的压强,对螺旋桨三维模型表面进行加载。利用ABAQUS软件对流域内的单桨叶模型进行计算分析,并探究参数变化对螺旋桨振动响应及流场声压的影响。
林振坤[4]（2019）在《水面舰船桨-轴-舰体耦合系统激励力及声-振特性分析》文中研究表明在水面舰船桨-轴-舰体耦合系统中,由在不均匀、非定常伴流场中工作的螺旋桨诱导产生的激励力主要可分为两种,包括作用在艉板处的表面力以及作用在桨叶上的激励力。两者通过不同途径传递至舰体,引起舰体的振动并向流场中辐射噪声,因此将极大地影响舰体的隐身性能。为更好地研究水面舰船激励力及声振特性,为耦合系统减振降噪设计提供理论支撑,本文以产品型号科研为依托,主要研究由螺旋桨所诱导的水面舰船桨-轴-舰体耦合系统低频振动与声辐射特性。本文采用了一种基于Kirchhoff-Helmholtz方程的螺旋桨等效噪声源参数法对表面力进行了预测,建立了双桨推进下螺旋桨噪声源模型,该模型在模拟双桨推进舰体表面力算例中精度较传统的单极子插值法有了一定地提升;另一方面,本文根据条带相关函数法对螺旋桨宽带激励力进行了计算,并通过试验验证了该方法所计算出的宽带轴承力趋势上的正确性。在明确激振力特性的基础上,本文基于耦合有限元/边界元法研究了桨-轴-舰体耦合系统在不同激励下的传递特性及声-振特性。在此基础上,针对不同激励下舰体声辐射关键区域开展了关于局部参数变化对舰体声辐射特性影响的研究,并给出了桨-轴-舰体组合优化参数设计的方案。研究中阐述了不同激励下耦合系统功率流的传递特性以及不同子系统参数的变化对耦合系统辐射声功率的影响规律。其中指出桨-轴系统以及基座子结构的动力学特性对舰体振动声辐射特征峰值起着主导作用。并以此为基础给出了基于轴承刚度的噪声控制方法,为多跨、多支撑推进轴系双桨驱动下水面舰船桨-轴-舰体耦合系统的低噪声设计提供了理论指导。
李鹏[5]（2019）在《紧急倒车螺旋桨水动力性能及强度特性研究》文中进行了进一步梳理目前,有关螺旋桨正车前进工作模式下常规性能的研究,如噪声、空化等,已经取得很大的进展;但涉及螺旋桨在前进倒车（紧急倒车）工作模式下的研究内容较少也不够深入。紧急倒车时来流的“负”攻角会在桨叶的导边附近引起大量的流动分离,造成螺旋桨推力和转矩的剧烈变化,可能威胁螺旋桨安全稳定的工作;另外,侧向力也会影响舰艇操纵性。本文总结分析前人的研究成果,然后,结合基于大涡模拟（LES）的CFD数值仿真方法和有限元（FEM）方法,以Star CCM+和ABAQUS为工具,对螺旋桨紧急倒车模式下的水动力性能及强度特性进行大量的计算,进而分析紧急倒车模式下螺旋桨的载荷、流场及其强度特性。本文主要对螺旋桨紧急倒车模式下的载荷、流场和强度特性进行了大量的数值计算并分析其规律和特征。首先,总结国内外螺旋桨紧急倒车模式下的水动力性能、强度特性的研究现状,提出现有研究存在的问题,进而引出本文研究关注的问题,最终确定本文的主要研究内容:以E1619桨为模型,对紧急倒车模式螺旋桨的敞水性能进行大量计算,利用统计学的知识对其水动力载荷、流场及强度特性进行分析。在上述计算结果的基础上,结合Star CCM+和ABAQUS的各自优势,建立了螺旋桨紧急倒车模式下结构强度的静力分析方法,对螺旋桨正倒车运行条件下的强度特性进行计算,总结螺旋桨正倒车运行的强度特性。对艇-桨一体条件下螺旋桨紧急倒车的性能进行了计算分析,采用的潜艇是标准Sub-off模型,同上述建立的方法一样,对螺旋桨的水动力载荷、流场以及上游艇体对桨性能的影响进行了计算分析。结果表明:艇体指挥台对尾部舵的来流影响十分微弱,在后续计算中可以采用艇体后半段进行计算,上游艇体的存在增大螺旋桨的“推力”性能及侧向力性能,同时上游艇体的存在对桨盘面附近的环状涡有较大影响,从而影响螺旋桨的水动力载荷。最后,分析艇-桨一体工作条件不同航速系数下螺旋桨的静力强度特性,为紧急倒车条件下螺旋桨的设计、维护提供参考数据。最终,本文总结螺旋桨敞水、艇-桨一体条件下的水动力性能及强度特性,为未来深入研究紧急倒车模式下螺旋桨的水动力性能和强度特性提供基础。
李小军[6]（2019）在《船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究》文中研究表明随着船舶的大型化发展以及减振降噪要求的提升,大侧斜桨、复合材料桨等新型高效螺旋桨广泛应用,导致桨的弹性效应越来越明显,且螺旋桨与流体之间的非线性耦合作用更加复杂。螺旋桨弹性效应除了影响水动力特性和结构性能外,也会强化桨和轴系之间的耦合振动特性,并对纵向激励力传递特性产生影响。本文依托于国家自然科学基金重点项目,以西江干线某多用途货船的推进轴系及其螺旋桨为研究对象,建立弹性桨-轴模型,考虑螺旋桨的弹性效应,运用数值仿真分析方法,研究桨叶弹性效应对于流场水动力特性、桨-轴耦合振动特性以及激励力传递特性的影响。主要内容及结论如下:（1）弹性桨-轴流固耦合特性分析。建立螺旋桨及轴系的三维模型,在均匀流场和模拟伴流场中对桨-轴进行双向流固耦合计算,研究桨叶弹性效应对流场水动力特性、结构性能以及轴向激励力的影响。结果表明:桨叶弹性效应增加流场的不稳定性,导致流场脉动压力和纵向激励力的幅值波动范围更大;在不同进速系数下,桨叶弹性效应对敞水性能影响不同;随着桨叶弹性增加,弹性桨的变形量和应变增加,应力降低。（2）弹性桨-轴纵向耦合振动特性分析。分别建立弹性桨、质量点桨-轴和弹性桨-轴三种模型,通过模态分析研究桨叶和轴系之间的纵向耦合振动机理。在此基础上,分析流体附加质量和流场载荷对桨-轴固有振动特性影响。结果表明:弹性桨-轴的纵向模态分布中包含弹性桨和质量点桨-轴各自的纵向模态振型;附水质量降低结构的固有频率,且桨叶弹性效应削弱附水质量影响;流场载荷作为预应力略微提高桨-轴固有振动频率,且桨叶弹性效应削弱流场载荷预应力影响。（3）弹性桨-轴纵向激励力传递特性分析。采用谐响应分析方法,研究桨叶弹性效应对纵向激励力传递路径以及振动响应的影响,并进行桨-轴结构频率匹配设计。结果表明:弹性桨叶的伞形模态在纵向激励力的传递路径有所体现,且桨叶的弹性效应对纵向激励力具有放大或衰减作用;通过弹性桨-轴的频率匹配设计,调整伞形模态频率,可以有效控制推进轴系系统的振动。
何朋朋[7]（2019）在《船用复合材料螺旋桨流固声耦合特性数值研究》文中研究指明对于军事舰艇,优异的螺旋桨噪声性能可以提高其隐蔽性,而对于民用船舶,良好的噪声性能够提高居住的舒适性,因此螺旋桨噪声研究对军船和民船都具有重要意义。复合材料螺旋桨具有质量轻、高阻尼、耐冲击、低噪音及可设计性强等诸多优点,已在国外军民用舰船上获得了较多的应用,而国内的研究与应用相对滞后。本文主要采用数值方法,对复合材料螺旋桨流固耦合及噪声性能展开了研究。首先,采用ACP构建复合材料螺旋桨有限元模型,并应用运动参考系和动网格技术模拟流场中螺旋桨转动及桨叶变形,结合雷诺平均方程法（RANS）和有限元法（FEM）分别求解流场和结构场,实现了船用复合材料螺旋桨在均匀流场中双向流固耦合计算。考虑耦合效应,计算了高韧性树脂桨的敞水性能,并与模型试验结果进行了比较,二者敞水性能吻合较好,验证了均匀流场中螺旋桨流固耦合数值计算方法的有效性。基于该流固耦合计算平台,对碳纤维复合材料螺旋桨（CFP复材桨）的敞水性能及结构稳态响应进行数值分析,结果表明与刚性桨相比,在高进速系数轻负荷下,因变形量较小两者水动力系数基本相当,而在低进速系数重负荷下,桨叶螺距、推力系数和扭矩系数均出现了较小的增加。随后,采用RANS-FEM耦合方法,并结合滑移网格和动网格技术,实现了复合材料螺旋桨在非均匀流场中的双向瞬态流固耦合计算。以HSP桨为对象,不考虑耦合效应,对其在非均匀流场中的水动力性能进行了数值计算,与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑耦合效应并改变材料和纤维铺层角度,讨论了纤维材料和纤维铺层角度对螺旋桨水动力性能、结构动态响应及强度的影响规律。最后,将非均匀流场中复合材料螺旋桨桨叶结构的振动响应和流场中桨叶表面非定常脉动压力分别作为振动噪声和流噪声计算的输入数据,采用声学边界元方法及扇声源理论分别对复合材料螺旋桨的振动噪声和流噪声进行了计算。结果表明,流固耦合效应对振动噪声和流噪声影响均较为显着,而桨叶纤维材料和纤维铺层角度对流噪声影响较小,但对振动噪声影响较大。因此,通过合理地选取纤维材料和优化纤维铺层角度能够在不增加流噪声的情况下降低结构振动噪声进而降低总噪声,为降低复合材料螺旋桨总噪声提供了一种思路。
李家盛[8]（2018）在《螺旋桨和水翼流固耦合机理与计算方法研究》文中进行了进一步梳理螺旋桨及水翼水弹性问题研究对于船舶减振降噪及船舶水弹性力学学科发展具有重大意义。本文以螺旋桨及三维水翼水弹性问题为研究对象,围绕螺旋桨及三维水翼流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。基于面元法与有限元法,建立了弹性螺旋桨及水翼双向流固耦合分析模型,分析了关键参数对双向流固耦合诱导的弹性螺旋桨及水翼附加质量和附加阻尼的影响,并获得了考虑双向流固耦合效应的弹性螺旋桨动应变及轴承力。此外,本文基于刚体桨六自由度振动附加矩阵与弹性桨流固耦合附加矩阵的关联性研究,分析了关键参数对刚体螺旋桨六自由度振动附加质量和附加阻尼的影响,并得到了刚体螺旋桨六自由度振动诱导的轴承力。主要研究内容包括:（1）针对势流框架下的弹性螺旋桨（水翼）双向流固耦合问题,基于桨叶（水翼）振动位置表面流体不可穿透条件,将结构所受流体力分解成刚性螺旋桨在非均匀流中旋转所受流体力（刚性水翼在非均匀流中前进所受流体力）Fr及弹性螺旋桨在均匀流中振动所受流体力（弹性水翼在均匀流中振动所受流体力）Fv。前者为流固耦合系统的激励,后者体现双向流固耦合效应。将弹性螺旋桨（水翼）所受流体力Fv表征为流体附加质量和阻尼,并与结构质量和阻尼合并,可实现双向流固耦合问题的解耦。随后,提出了一种基于时域面元计算F、频域面元计算F、有限元计算结构动力学响应的弹性螺旋桨（水翼）双向流固耦合非定常水动力预报算法——时域/频域面元-有限元算法,可克服频域面元-有限元算法在计算流体力F时非线性伯努利方程难以处理问题及时域面元-有限元算法在计算流体力F的低效率问题。将该算法用于弹性螺旋桨动应变及轴承力计算,结果表明:螺旋桨的弹性效应特别是流体附加阻尼在桨-轴-船系统减振降噪设计中应予以足够的重视。此外,空间不均匀来流下的弹性螺旋桨轴承力计算使用平衡位置表面不可穿透边界条件可达到足够的计算精度。（2）基于均匀流中弹性水翼的（流体力Fv）双向流固耦合分析模型及所开发的频域面元-有限元算法,系统地分析了弹性水翼流固耦合所诱导的附加质量和附加阻尼的影响参数,并研究了关键参数及边界条件对弹性水翼附加质量和附加阻尼的影响。在不考虑流体粘性、空泡效应及尾涡几何变化时,研究表明:1)静止水域里的水翼湿模态能较好模拟流动水域里的水翼湿模态。2)当等效频率fvc/V（fv是激励频率,c是水翼弦长,V是弦向来流速度）较小时,水翼的流体附加阻尼效应增加,会极大影响系统动力学,进而降低水翼共振处响应幅值。3)来流攻角对于湿模态及附加阻尼影响很小。4)对于水翼,振动位置表面不可穿透边界条件和平衡位置表面不可穿透边界条件完全等价。（3）通过刚体螺旋桨六自由度振动附加矩阵与弹性桨流固耦合附加矩阵的关联性研究,得到了刚体螺旋桨六自由度振动附加矩阵的一般表达式,并分析了关键参数及边界条件对刚体螺旋桨六自由度振动附加矩阵的影响。研究结果表明:1)频率比参数fv/fa（fv和fa分别为激励频率和螺旋桨轴频）对附加质量及阻尼影响显着,能影响附加质量及阻尼随进速系数的变化规律;当fv/fa较小时（fv/fa≤1）,进速系数对附加质量及阻尼影响更大。2)当计算轴纵向振动诱导的螺旋桨激励力时,可采用平衡位置不可穿透条件。而当计算横向振动诱导的螺旋桨激励力时,需要在桨叶振动表面上施加不可穿透条件;当fv/fa≤1时,基于上述两类边界条件得到的激励力差别急剧增大。3)附加质量各项绝对值随频率比增加而降低,附加阻尼绝对值随进速系数增大而增大。另外,与弹性桨非定常轴向轴承力相比,刚体螺旋桨轴向振动诱导的非定常轴向轴承力可以忽略。（4）基于均匀流中弹性桨（流体力Fv）的双向流固耦合分析模型及所开发的频域面元-有限元算法,系统分析了弹性螺旋桨流固耦合所诱导的附加质量和附加阻尼的影响参数,并研究了关键参数及边界条件对弹性螺旋桨附加质量和附加阻尼的影响。研究结果表明,在不考虑流体粘性、空泡效应及尾涡几何变化时,fv/fa通过控制边界条件既影响附加质量也影响湿模态随进速系数的变化规律,同时fv/fa对附加阻尼亦有显着影响且于附加阻尼随进速系数的变化规律有控制作用。具体表现为:1)当fv/fa>1时,计算螺旋桨的附加质量及附加阻尼可在桨叶振动平衡位置表面施加不可穿透边界条件;进速系数对附加质量及附加阻尼的影响可忽略。2)当fa ≤1时,即在低频激励或者螺旋桨转速较高的条件下,计算螺旋桨（桨叶）湿模态（附加质量）应在桨叶振动位置表面上施加不可穿透条件,而计算附加阻尼则可将不可穿透条件施加于桨叶振动平衡位置表面上;随着fv/fa减小,螺旋桨湿模态频率大幅降低,且进速系数对于附加质量及附加阻尼的影响不可忽略,表现为进速系数越大,螺旋桨湿模态频率越大,且附加阻尼效应越小。3)无论频率比fv/fa取何值,附加阻尼均不可忽略,具体表现为附加阻尼将降低共振区附近响应幅值,且当激励频率为轴频时,附加阻尼效应最大。
叶礼裕[9]（2018）在《冰桨接触动态特性及桨强度的预报方法研究》文中研究说明破冰船是各国实施极地战略必不可少的交通工具,其研发和建造近年来得到了越来越多研究者的关注。破冰船在有冰海域航行时,海冰将随着船体运动靠近螺旋桨,并与螺旋桨发生阻塞、碰撞、铣削、排挤等相互作用。特别是在冰桨铣削和碰撞等接触工况下,非常容易引起螺旋桨极端冰载荷作用。通常,冰桨相互作用下的冰载荷比水动力载荷要大一个量级以上,如此大的冰载荷作用在桨叶上,会引起桨叶的变形和损坏,加上冰载荷具有剧烈脉动的特性,将通过轴系传递到船体,引进船体结构的局部损坏。因此,开展冰桨接触动态特性及桨的强度预报方法研究是冰区桨研究的重中之重,对确保破冰船在极地环境下的安全航行有着重要的意义。在以往的研究中,研究者更多的精力放在了理论分析和实验研究上,而对冰桨数值计算方法的开发研究的不多。由于冰桨接触实验的实施有较大难度,冰区桨的许多实际工况无法用实验开展研究,冰桨接触的许多现象和本质都没有被揭示。而数值方法可以克服这些缺点,模拟出实验无法实施的冰桨接触工况。为此,本文将冰桨接触动态特性的数值计算方法,掌握冰桨接触作用规律和机理,形成冰区螺旋桨桨叶强度分析步骤,为冰区螺旋桨的设计提供支撑。本文在绪论部分综述了海冰研究、冰桨接触研究以及冰区桨强度研究的进展。从海冰研究进展综述分析中发现,近场动力学方法能够很好地模拟材料的大尺度变形和断裂,非常适用于对海冰破碎过程的模拟。从理论预报、数值模拟和实验研究三个方面对冰桨接触研究进展进行了综述,认为目前冰桨接触数值预报方法研究还处于起步阶段,仍然有许多问题需要解决。对冰区桨强度研究综述,认为虽然已有学者开展研究,但是研究手段比较有限。近场动力学方法是本文研究冰桨接触动态特性的基础。在论文的第二部分对近场动力学运动方程进行了系统的推导,并从运动方程离散、粒子搜索算法、计算修正以及边界处理等方面介绍了近场动力学的数值求解方法。讨论了海冰的力学性质,分析海冰在受到不同拉伸和压缩载荷作用下表现出来的复杂的力学特征。针对冰块在冲击载荷作用下的破碎特点,总结推导了适用于冰破碎问题模拟的材料破坏准则和冰载荷计算方法,并发展了基于近场动力学方法的冰冲击问题的数值求解模型,自主开发相应的计算程序。为了验证近场动力学方法在模拟海冰破碎问题的可行性,以球形冰冲击问题和柱形冰冲击问题为例,分析了不同物质点的间距对计算结果的影响,确保了计算方法的稳定性;将计算结果与实验数据、实验照片进行对比。考虑螺旋桨几何外形复杂的特点,引入面元法的思想将螺旋桨表面进行网格划分。将冰块处理为弹脆性材料并将其离散为物质点形式。冰桨接触海冰的破碎过程采用近场动力学方法模拟。为了反映冰桨接触的真实情况,提出了冰桨接触检测算法,用于冰物质点与螺旋桨接触的识别。推导了冰桨接触过程中的各方向力和力矩计算公式。结合近场动力学方法和冰桨接触检测算法,建立了冰桨接触数值求解方法,并自主开发了相应计算程序。冰桨铣削是对螺旋桨结构安全性威胁最大的工况。本文将冰桨铣削的实际情况进行了简化,建立了适用于冰桨铣削的计算模型,分析了不同螺旋桨网格划分方式和数目以及冰物质点间距对计算结果的影响,确保计算方法的收敛性,将计算结果与实验数据进行对比,验证方法的可行性。基于此,开展了冰桨铣削的动态过程的数值模拟,计算海冰破碎过程,瞬态冰载荷以及轴承力特性。基于冰桨接触数值计算方法,研究了不同的螺旋桨转向、冰块速度、冰块尺寸以及冰块形状下的冰桨碰撞动态特性,得出了冰块的运动及破碎特征和冰载荷的瞬态变化。研究表明:冰桨碰撞作用时间短,正方体冰模型与螺旋桨碰撞过程中会由于旋转作用而与桨叶发生两次碰撞,而球形冰只发生一次碰撞。考虑冰桨碰撞的实际情况,建立螺旋桨与多个冰块碰撞的数值计算模型,能够计入冰块与冰块之间、冰块与螺旋桨之间的相互作用。介绍了第二象限和第四象限冰桨碰撞计算模型,开展了特殊工况下的冰桨碰撞动态特性研究。考虑螺旋桨结构弹性变形特点,将近场动力学方法和有限元法耦合,提出了冰桨耦合的接触动力学计算方法,并自主开发了相应的计算程序。应用计算程序开展了冰桨铣削工况下的桨叶结构动力响应研究,计算了桨叶表面冰载压力、应力分布以及变形分布随时间的变化,计算结果表明:冰载压力主要集中在桨叶外半径的导边附近区域,在切入和切出冰块的时间段桨叶应力主要集中在接触位置处,而冰桨充分接触时间段内桨叶应力集中在叶根弦向位置中部。应用计算程序开展了冰桨碰撞工况下的桨叶结构动力响应研究,以圆球冰模型为例,计算冰块与桨叶的导边、随边以及叶梢碰撞过程中桨叶结构动力响应,发现冰块与桨叶边缘区域碰撞主要引起接触位置处桨叶的应力集中和局部变形。以IACS URI3冰级规范中有关冰区螺旋桨强度规范为基础,结合有限元法,开展了冰区螺旋桨静强度校核方法研究。首先,对冰载工况下的冰区桨强度计算方法进行了网格无关向分析和验证,开展了五个冰载工况下的桨叶应力分布和变形分布的预报,并进行了桨叶整体强度的校核。然后,提出集中冰载工况下桨叶边缘区域的强度计算方法。研究了不同加载位置下的桨叶应力和变形分布特点,并进行了桨叶边缘强度的校核。
邹冬林[10]（2017）在《桨-轴系统双向流固耦合动力学分析及其纵向激励力特性研究》文中研究表明船舶螺旋桨工作时不可避免的产生激励力,激励力主要由两部分组成,一部分由于船体艉部绕流、轴系倾斜、海洋湍流等因素导致的不均匀来流引起,本文称之为螺旋桨主激励力,另一部分由于轴系的稳态振动并带动螺旋桨做复杂空间运动致使螺旋桨和伴流场耦合面间的流体振荡引起,本文称之为螺旋桨附加激励力。两者相互叠加后得到螺旋桨总的激励力。螺旋桨激励力会引起桨叶、推进轴系及船体振动并辐射噪声。因此对流体、螺旋桨、轴系间流固耦合动力学特性进行研究,并从中揭示流体、螺旋桨、轴系及其耦合因素对桨-轴系统振动特性及激励力特性的影响规律,阐明螺旋桨主激励力与附加激励力间的相互关系具有重要的工程意义。目前国内外针对这一问题的研究文献中,绝大多数均只研究这一问题的局部或者某个细节。比如只分析螺旋桨的流固耦合动力学特性或者只研究轴系振动特性等等。很少有文献从全局角度出发,去充分发掘流体、螺旋桨、轴系三者间的耦合特性,进而研究在这些复杂耦合因素作用下,桨-轴系统的振动特性及传递至船体的纵向激励力特性及其影响因素。因此,本课题建立了流体-弹性螺旋桨-轴系双向流固耦合动力学模型;研究了螺旋桨与轴系的流固耦合动力学特性;分析了螺旋桨主激励力与附加激励力间的相互关系;阐明了轴系对螺旋桨纵向激励力的“传递特性”与“增强效应”;从而最终揭示了流体、桨叶弹性效应、轴系振动、桨轴系间动力学匹配特性及耦合特性等复杂因素对桨-轴系统振动特性及螺旋桨纵向激励力的影响及其演化规律;最后以传递至船体的纵向激励力最小为优化目标,从桨、轴系间质量比、频率比等参数匹配特性出发,初步探讨了桨-轴耦合系统的优化设计方法。主要研究工作有以下几个方面:1、利用边界元方法（BEM）,并结合转子动力学基本理论,建立了不均匀来流与轴系振动同时作用时的螺旋桨激励力预报数学模型,并提出了数值计算方法。在此基础上,考虑流体、弹性桨及轴系三者间的复杂耦合作用,结合结构动力学理论,利用有限元法（FEM）与边界元法（BEM）建立了流体-弹性桨-轴系统双向流固耦合动力学模型。通过与已有算例或商业软件计算结果比较,验证了本文流固耦合动力学模型及程序的正确性。2、针对流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,对比研究了考虑轴系与不考虑轴系、单向流固耦合与双向流固耦合下螺旋桨叶片及轴系振动特性;对比研究了不均匀流场下刚性螺旋桨、弹性螺旋桨单向流固耦合以及弹性螺旋桨双向流固耦合三种模型下螺旋桨纵向激励力特性;进而分析了螺旋桨弹性效应对螺旋桨纵向激励力特性的影响。研究结果表明:当叶片变形较大、或者来流中有高频分量且幅值较大时,应当考虑双向流固耦合动力学模型,否则会带来误差;相比刚性螺旋桨,弹性螺旋桨在桨叶各阶固有频率附近能有效放大纵向激励力,而在有些频率段能有效减小纵向激励力;适当的侧斜角能使工作转速范围内的纵向激励力最优。3、针对流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,从数值计算与理论推导两方面研究了轴系振动与其诱发的螺旋桨附加激励力间的相互关系。研究结果表明小振动速度时,附加激励力幅值与轴系振动幅值及振动频率平方成正比关系。通过对一系列半径、叶数、螺距比和盘面比不同的螺旋桨进行计算,拟合得到了螺旋桨纵向附加激励力的估算公式。4、针对流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,研究了桨轴间耦合效应对桨轴系统动力学特性及其耦合固有频率（耦合水母模态）的影响。研究结果表明:桨与轴系间的耦合效应越大,耦合固有频率增加程度也越大;耦合效应越小,轴系对螺旋桨的影响宛如固支边界,桨对轴系影响体现为附加质量效应。进一步推导得出:桨轴间的耦合效应程度与桨叶数Z、桨叶与轴系质量比μ成正比,与桨叶与轴系一阶固有频率平方比λ成反比。5、针对流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,研究了轴系对螺旋桨纵向激励力特性的影响。研究结果表明轴系主要体现为“传递特性”与“增强效应”两个方面。“传递特性”是指轴系在轴系一阶纵向固有频率及桨-轴系统一阶纵向耦合固有频率（耦合水母模态）附近,对纵向激励力有放大效应,而在叶片各阶弯曲固有频率等非水母模态上,对纵向激励力无放大效应。“增强效应”是指当激励频率小于轴系第一阶纵向固有频率时,轴系振动诱发的螺旋桨附加激励力与不均匀流场引起的螺旋桨主激励力间相位差始终小于90o,因而轴系振动对总的螺旋桨激励力具有“增强效应”。6、将桨-轴系统简化为一系列集中质量-弹簧系统模型,研究了其固有频率及振型分布规律,并与4中的有限元结果比较,表明该集总参数模型能有效的模拟桨-轴系统前几阶纵向耦合模态。随后推导了该集总参数模型的纵向激励力传递特性的解析表达式,从而从理论上解释了传递至船体的纵向激励力只在轴系一阶纵振模态及桨-轴系统一阶纵振耦合模态（耦合水母模态）处被放大的原因（此即“传递特性”）。最后基于该集总参数模型,从桨、轴系间参数（质量比、刚度比及频率比等）匹配特性出发,对桨-轴系统进行了优化设计。优化设计结果表明在轴系参数不变的前提下,质量比μ越小,频率比λ越大时,传递至船体的纵向激励力最优。7、加工了几何相同、材质不同的金属和塑料螺旋桨,并在重力式水洞桨-轴振动实验平台上测量了桨-轴系统的干、湿模态。利用网筛搭建了不均匀来流场,并利用LDV测量了其不均匀性,测试结果表明所构建的不均匀流场效果良好。测量了进给系数恒定时,金属螺旋桨与塑料螺旋桨在该不均匀来流场下的纵向激励力特性。最后测量了轴系纵向振动与其诱发的螺旋桨附加激励力间的关系。所有实验结果均验证了本文理论模型或所提结论的正确性。本文的研究工作对桨-轴系统的设计与分析具有指导意义。
二、大侧斜螺旋桨桨叶应力的有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大侧斜螺旋桨桨叶应力的有限元分析（论文提纲范文）
（1）复合材料螺旋桨-舵系统特性研究及节能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合材料螺旋桨的发展及应用 |
| 1.2.2 复合材料螺旋桨研究进展 |
| 1.2.3 金属材料螺旋桨桨–舵系统研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 复合材料螺旋桨–舵系统流固耦合数值方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复合材料螺旋桨–舵流固耦合数值理论及方法 |
| 2.2.1 流固耦合基本控制方程 |
| 2.2.2 流固耦合数值方法 |
| 2.2.3 动网格适用性分析 |
| 2.3 螺旋桨–舵系统水动力性能数值分析方法及验证 |
| 2.3.1 数值理论基础 |
| 2.3.2 螺旋桨–舵系统水动力性能数值方法及验证 |
| 2.4 复合材料螺旋桨有限元分析方法及验证 |
| 2.4.1 复合材料有限元理论基础及数值方法 |
| 2.4.2 复合材料螺旋桨有限元数值方法及验证 |
| 2.5 复合材料螺旋桨–舵系统流固耦合数值方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 复合材料螺旋桨–舵系统性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象及数值模拟方法 |
| 3.3 舵干扰对复合材料螺旋桨水动力性能的影响 |
| 3.3.1 推进性能 |
| 3.3.2 压力分布 |
| 3.3.3 尾流场 |
| 3.4 舵干扰对复合材料螺旋桨结构响应的影响 |
| 3.4.1 复合材料桨叶弯曲变形 |
| 3.4.2 复合材料桨叶扭转变形 |
| 3.4.3 复合材料桨叶强度 |
| 3.5 舵干扰对复合材料螺旋桨和对刚性金属螺旋桨影响的对比 |
| 3.5.1 舵对螺旋桨性能的影响对比 |
| 3.5.2 螺旋桨对舵的影响对比 |
| 3.6 桨–舵相对位置优化 |
| 3.6.1 桨–舵间距对复合材料螺旋桨的影响 |
| 3.6.2 桨–舵夹角对复合材料螺旋桨的影响 |
| 3.6.3 复合材料螺旋桨–舵相对位置优化 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 复合材料螺旋桨–舵系统节能优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合材料螺旋桨–舵系统影响因素分析及研究 |
| 4.2.1 铺层方案对有舵干扰复合材料螺旋桨的影响 |
| 4.2.2 材料属性对有舵干扰复合材料螺旋桨的影响 |
| 4.3 复合材料螺旋桨–舵系统全工况下推进性能优化 |
| 4.3.1 设计工况下推进效率的优化 |
| 4.3.2 非设计工况下推进效率的优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 复合材料螺旋桨夹芯结构轻量化研究及其节能优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统数值分析模型及验证 |
| 5.2.1 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统数值分析模型 |
| 5.2.2 夹芯结构有限元模型及验证 |
| 5.2.3 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统数值模型验证 |
| 5.3 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统性能研究 |
| 5.3.1 桨叶结构 |
| 5.3.2 结构比重 |
| 5.3.3 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统的性能研究 |
| 5.4 面板厚度对夹芯复合材料螺旋桨–舵系统的影响 |
| 5.4.1 推进性能 |
| 5.4.2 结构响应 |
| 5.5 芯子材料对夹芯复合材料螺旋桨–舵系统的影响 |
| 5.5.1 推进性能 |
| 5.5.2 结构响应 |
| 5.6 夹芯结构复合材料螺旋桨–舵系统推进性能优化设计 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（2）基于CFD的大侧斜螺旋桨性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究趋势及发展现状 |
| 1.2.1 螺旋桨研究的发展趋势 |
| 1.2.2 国内外研究状况 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 计算流体力学理论 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 直接数值模拟方法 |
| 2.2.2 大涡模拟方法 |
| 2.2.3 雷诺平均法 |
| 2.3 流场模拟方法 |
| 2.4 控制方程离散化 |
| 2.4.1 有限差分法 |
| 2.4.2 有限元法 |
| 2.4.3 有限体积法 |
| 2.5 流场计算的SIMPLE算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 仿真实验精确性验证 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.1.1 型值点坐标转换 |
| 3.1.2 建模过程 |
| 3.2 计算域的建立 |
| 3.2.1 计算域的划分 |
| 3.2.2 边界条件的设定 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.3.1 网格无关性验证 |
| 3.3.2 网格精细化处理 |
| 3.4 湍流模型的选择 |
| 3.5 仿真实验精确性验证 |
| 3.6 仿真结果的后处理 |
| 3.6.1 压力分布及速度矢量图 |
| 3.6.2 壁面处理 |
| 3.6.3 涡流捕捉 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 水动力性能的稳态计算实验 |
| 4.1 侧斜分布对水动力性能的影响 |
| 4.1.1 敞水性能曲线 |
| 4.1.2 压力分布 |
| 4.2 盘面比对水动力性能的影响 |
| 4.2.1 敞水性能曲线 |
| 4.2.2 压力分布 |
| 4.3 纵倾角对水动力性能的影响 |
| 4.3.1 敞水性能曲线 |
| 4.3.2 压力分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 空泡性能的瞬态计算实验 |
| 5.1 控制方程及参数设置 |
| 5.1.1 控制方程 |
| 5.1.2 参数设置 |
| 5.2 侧斜分布对空泡性能的影响 |
| 5.2.1 空泡仿真实验 |
| 5.2.2 空泡现象对推力性能的影响 |
| 5.3 盘面比对空泡性能的影响 |
| 5.3.1 空泡仿真实验 |
| 5.3.2 空泡现象对推力性能的影响 |
| 5.4 后倾角对空泡性能的影响 |
| 5.4.1 空泡仿真实验 |
| 5.4.2 空泡现象对推力性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（3）涡发放条件下参数对螺旋桨振动噪声的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 螺旋桨参数研究进展 |
| 1.2.2 螺旋桨振动噪声的研究进展 |
| 1.3 本论文的主要研究工作 |
| 2 螺旋桨基本理论与参数选择 |
| 2.1 基本理论 |
| 2.1.1 螺旋桨的相似理论 |
| 2.1.2 螺旋桨升力面理论 |
| 2.2 螺旋桨参数选择及调整 |
| 2.2.1 表征螺旋桨几何特性的参数 |
| 2.2.2 螺旋桨参数的选择与调整 |
| 3 螺旋桨参数对水动力性能的影响 |
| 3.1 螺旋桨敞水性能分析 |
| 3.1.1 侧斜变化对敞水性能的影响 |
| 3.1.2 纵倾变化对敞水性能的影响 |
| 3.1.3 螺距变化对敞水性能的影响 |
| 3.2 螺旋桨有效攻角分析 |
| 3.2.1 侧斜变化对有效攻角的影响 |
| 3.2.2 纵倾变化对有效攻角的影响 |
| 3.2.3 螺距变化对有效攻角的影响 |
| 4 螺旋桨参数与对模态的影响 |
| 4.1 声固耦合法 |
| 4.2 螺旋桨几何模型建立 |
| 4.3 模态分析流程 |
| 4.3.1 模型导入 |
| 4.3.2 网格划分 |
| 4.3.3 边界条件及流固耦合处理 |
| 4.4 螺旋桨参数变化对干模态的影响 |
| 4.4.1 单桨叶干模态分析 |
| 4.4.2 全桨干模态分析 |
| 4.5 螺旋桨参数变化对湿模态的影响 |
| 4.5.1 单桨叶湿模态分析 |
| 4.5.2 全桨湿模态分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 螺旋桨参数对振动噪声的影响 |
| 5.1 基于离散涡方法对桨叶载荷的计算 |
| 5.1.1 流体运动方程 |
| 5.1.2 边界条件 |
| 5.1.3 流体作用力计算 |
| 5.2 振动响应分析流程 |
| 5.2.1 桨面载荷加载 |
| 5.2.2 监测点选择 |
| 5.3 计算结果及对比分析 |
| 5.3.1 原型桨振动响应及流场声压分析 |
| 5.3.2 侧斜变化对振动及流场声压的影响 |
| 5.3.3 纵倾变化对振动及流场声压的影响 |
| 5.3.4 螺距变化对振动及流场声压的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 本文的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）水面舰船桨-轴-舰体耦合系统激励力及声-振特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 艉板表面力预测国内外研究现状 |
| 1.2.2 螺旋桨轴承力国内外研究现状 |
| 1.2.3 推进轴系振动国内外研究现状 |
| 1.2.4 桨-轴-舰体耦合振动国内外研究现状 |
| 1.2.5 目前研究的不足之处 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 桨-轴-舰体耦合系统动力学模型建立及特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 有限元分析理论 |
| 2.2.1 结构域有限元分析理论 |
| 2.2.2 结构-声场域耦合有限元分析理论 |
| 2.3 桨-轴系统模型建立及特性分析 |
| 2.3.1 螺旋桨模态计算及分析 |
| 2.3.2 桨-轴系统动力学模型建立 |
| 2.3.3 桨-轴系统模态计算及分析 |
| 2.4 舰体-水体耦合模型动力学特性分析 |
| 2.4.1 舰体-水体耦合模型 |
| 2.4.2 舰体-水体耦合模型模态计算与分析 |
| 2.5 推力轴承基座导纳与阻抗特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 桨-轴-舰体耦合系统表面力预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于水动力方法的螺旋桨噪声源等效方式 |
| 3.2.1 无空泡工况下相应公式推导 |
| 3.2.2 空泡工况下相应公式推导 |
| 3.3 艉板脉动压力预测等效噪声源参数法 |
| 3.3.1 船体湿表面势能计算方法 |
| 3.3.2 螺旋桨噪声源等效参数简化模型 |
| 3.3.3 等效噪声源参数预测法技术流程 |
| 3.4 等效噪声源参数法验证 |
| 3.4.1 船体艉板表面力分布CFD计算结果 |
| 3.4.2 单极子等效法计算船体艉板脉动压力分布 |
| 3.4.3 等效噪声源参数法艉板脉动压力计算结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 桨-轴-舰体耦合系统传递特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 耦合有限元/边界元法理论基础 |
| 4.2.1 声学边界元理论基础 |
| 4.2.2 耦合有限元/边界元法 |
| 4.2.3 声辐射评价参数指标 |
| 4.3 典型子结构对耦合系统声辐射特性影响分析 |
| 4.3.1 壳体形状对声辐射特性影响分析 |
| 4.3.2 螺旋桨结构弹性效应对声辐射特性影响分析 |
| 4.4 三向单位激励下耦合系统声辐射特性分析 |
| 4.4.1 水面舰船边界元模型 |
| 4.4.2 三向单位激励下舰体声辐射结果分析 |
| 4.5 耦合系统功率流传递特性分析 |
| 4.5.1 各向单位激励下舰体振速空间分布 |
| 4.5.2 各向单位激励下各支撑处功率流传递特性分析 |
| 4.5.3 各向单位激励下各轴承相应舱段面板贡献量分析 |
| 4.6 耦合系统局部参数变化对系统声-振特性影响分析 |
| 4.6.1 局部阻尼参数变化的影响 |
| 4.6.2 局部质量参数变化的影响 |
| 4.6.3 局部刚度参数变化的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 宽带轴承力激励下桨-轴-舰体耦合系统声振特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 螺旋桨宽带激励力计算 |
| 5.2.1 谱方法求解螺旋桨宽带激励力 |
| 5.2.2 相关函数法求解螺旋桨宽带激励力 |
| 5.3 螺旋桨宽带激励力作用下耦合系统声振特性分析 |
| 5.3.1 不同工况宽带激励力作用下水面舰船声辐射特性分析 |
| 5.3.2 宽带激励力作用下结构参数优化组声辐射特性分析 |
| 5.4 螺旋桨宽带脉动激励力试验验证 |
| 5.4.1 试验目的 |
| 5.4.2 试验内容 |
| 5.4.3 试验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（5）紧急倒车螺旋桨水动力性能及强度特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及问题的提出 |
| 1.2 课题研究的目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 国内外现状分析 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 紧急倒车模式螺旋桨敞水性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 LES湍流模型 |
| 2.3 方法验证 |
| 2.3.1 数值模拟基础 |
| 2.3.2 正车前进、紧急倒车模式验证 |
| 2.4 E1619桨紧急倒车模式敞水性能计算 |
| 2.4.1 数值计算基础 |
| 2.4.2 J=-0.5紧急倒车模式 |
| 2.4.3 不同进速系数对桨紧急倒车的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 均匀来流螺旋桨强度特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论基础 |
| 3.2.1 有限元理论基础[79] |
| 3.2.2 CFD数据映射理论 |
| 3.3 数值计算基础 |
| 3.3.1 结构模型及网格处理 |
| 3.3.2 CFD计算结果映射 |
| 3.3.3 耦合数值方法建立 |
| 3.4 数值计算结果及分析 |
| 3.4.1 螺旋桨结构特性分析 |
| 3.4.2 正车强度特性分析 |
| 3.4.3 倒车强度特性分析 |
| 3.4.3.1 J=-0.5紧急倒车强度特性 |
| 3.4.3.2 不同进速桨强度特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 艇桨一体桨性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值计算基础 |
| 4.3 艇桨一体J=0.5性能计算 |
| 4.3.1 螺旋桨载荷及潜艇阻力 |
| 4.3.2 水平或垂直切面流场分析 |
| 4.3.3 极载工况桨附近流场分析 |
| 4.3.4 极载工况桨叶间流场分析 |
| 4.4 不同J的计算结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 非均匀来流螺旋桨强度特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 螺旋桨强度特性分析 |
| 5.2.1 非均匀来流螺旋桨正倒车强度特性分析 |
| 5.2.2 艇体对螺旋桨强度特性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 螺旋桨流固耦合研究现状 |
| 1.2.2 桨-轴耦合振动特性研究现状 |
| 1.2.3 螺旋桨纵向激励及其响应研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 第2章 弹性桨-轴流固耦合特性分析 |
| 2.1 理论基础 |
| 2.1.1. 概述 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.1.4 算法和求解方法 |
| 2.2 计算模型建立及网格划分 |
| 2.2.1 研究对象来源 |
| 2.2.2 模型建立 |
| 2.2.3 网格划分 |
| 2.3 相关参数设置 |
| 2.3.1 材料设置 |
| 2.3.2 边界条件设置 |
| 2.4 螺旋桨模型验证及计算稳定性分析 |
| 2.4.1 敞水性能验证 |
| 2.4.2 计算稳定性分析 |
| 2.5 均匀流场中仿真结果与分析 |
| 2.5.1 桨叶弹性效应对水动力影响结果分析 |
| 2.5.2 桨叶弹性效应对螺旋桨结构性能影响 |
| 2.6 伴流场中弹性桨-轴激励力计算 |
| 2.6.1 伴流场选取及参数设置 |
| 2.6.2 伴流场计算结果与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 弹性桨-轴纵向耦合振动特性分析 |
| 3.1 基础理论 |
| 3.1.1 结构动力学有限元方程 |
| 3.1.2 结构-声场耦合有限元方程 |
| 3.2 模型建立 |
| 3.3 边界条件设置 |
| 3.4 弹性桨-轴耦合振动仿真结果与分析 |
| 3.4.1 各个模型总体模态分析对比 |
| 3.4.2 桨叶弹性对纵向耦合振动影响分析 |
| 3.5 附水质量因素对弹性桨-轴振动影响 |
| 3.5.1 水域建立及网格划分 |
| 3.5.2 参数设置 |
| 3.5.3 附水效应的仿真结果与分析 |
| 3.6 流场载荷因素对弹性桨-轴振动影响 |
| 3.6.1 流体载荷施加及边界条件设置 |
| 3.6.2 预应力模态分析结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 弹性桨-轴纵向激励传递特性分析 |
| 4.1 基础理论 |
| 4.1.1 概述 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.2 模型及边界条件设置 |
| 4.3 激励载荷设置 |
| 4.3.1 激励点 |
| 4.3.2 激励幅值 |
| 4.3.3 扫频范围及计算步 |
| 4.4 弹性桨-轴谐响应分析结果与分析 |
| 4.4.1 弹性效应对纵向激励力传递路径影响 |
| 4.4.2 弹性效应对纵向激励响应值影响 |
| 4.5 弹性桨-轴动力学特性匹配设计 |
| 4.5.1 弹性参数分析 |
| 4.5.2 匹配设计小结 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间获得的科研成果 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（7）船用复合材料螺旋桨流固声耦合特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合材料螺旋桨流固耦合研究 |
| 1.2.2 复合材料螺旋桨振动与噪声研究 |
| 1.2.3 复合材料螺旋桨的实船应用 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 数值模拟方法及基本理论 |
| 2.1 流场计算 |
| 2.2 结构响应计算 |
| 2.3 流固耦合 |
| 2.4 流固耦合振动噪声 |
| 2.5 流固耦合流噪声 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 螺旋桨稳态流固耦合性能 |
| 3.1 螺旋桨几何 |
| 3.2 WUT-PM-012 高韧性树脂桨敞水性能及结构响应 |
| 3.2.1 模型桨敞水试验结果 |
| 3.2.2 流固耦合数值计算模型 |
| 3.2.3 敞水性能数值模拟结果分析 |
| 3.2.4 螺旋桨桨叶结构响应结果分析 |
| 3.3 DTMB P4381 复合材料桨敞水性能及结构响应 |
| 3.3.1 复合材料螺旋桨有限元模型 |
| 3.3.2 复合材料螺旋桨敞水性能 |
| 3.3.3 敞水状态下复合材料螺旋桨结构响应 |
| 3.3.4 敞水状态下复合材料螺旋桨叶强度评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非均匀流场中HSP复合材料桨水弹性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无耦合刚性桨的非定常水动力性能 |
| 4.2.1 非均匀流场下的水动力模型 |
| 4.2.2 计算结果分析 |
| 4.3 复合材料螺旋的非定常水动力性能 |
| 4.4 复合材料螺旋桨桨叶结构动态响应 |
| 4.5 非均匀流场中复合材料螺旋桨桨叶强度评估 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 HSP复合材料桨振动特性及噪声预报 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 复合材料螺旋桨桨叶振动特性分析 |
| 5.2.1 干、湿模态计算方法验证分析 |
| 5.2.2 复合材料螺旋桨桨叶干、湿模态分析 |
| 5.2.3 复合材料螺旋桨振动频域分析 |
| 5.3 复合材料螺旋桨振动噪声 |
| 5.3.1 声学边界元法 |
| 5.3.2 声学网格与基本声学量 |
| 5.3.3 计算设置 |
| 5.3.4 计算结果分析 |
| 5.4 复合材料螺旋桨流噪声 |
| 5.4.1 声学扇声源 |
| 5.4.2 计算设置 |
| 5.4.3 计算结果分析 |
| 5.5 复合材料螺旋桨振动噪声和流噪声比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 本文存在的问题及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（8）螺旋桨和水翼流固耦合机理与计算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与进展 |
| 1.2.1 水翼流固耦合问题 |
| 1.2.2 刚体螺旋桨六自由度水弹性问题 |
| 1.2.3 弹性螺旋桨单向流固耦合问题 |
| 1.2.4 弹性螺旋桨双向流固耦合问题 |
| 1.3 目前研究中存在的不足 |
| 1.4 本文研究目标及主要研究内容 |
| 第二章 螺旋桨结构与流体建模理论和方法 |
| 2.1 螺旋桨结构动力学建模与数值方法 |
| 2.2 螺旋桨势流理论 |
| 2.2.1 诱导速度势的积分方程 |
| 2.2.2 伯努利方程 |
| 2.2.3 库塔条件 |
| 2.3 面元法预报刚性螺旋桨定常性能 |
| 2.3.1 速度势计算 |
| 2.3.2 压力分布计算 |
| 2.3.3 水动力性能计算 |
| 2.4 面元法预报刚性螺旋桨非定常性能 |
| 2.4.1 非定常来流下螺旋桨轴承力频谱分析 |
| 2.4.2 时域直接积分法 |
| 2.4.3 时域表面差分法 |
| 2.4.4 频域直接积分法 |
| 2.4.5 频域表面差分法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于面元-有限元法的弹性螺旋桨流固耦合建模 |
| 3.1 振动桨叶流体不可穿透条件 |
| 3.2 基于时域面元法计算刚性螺旋桨非均匀流中旋转受力 |
| 3.3 基于频域面元法计算弹性螺旋桨均匀流中振动受力 |
| 3.4 振动螺旋桨动力学模型及参数分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三维弹性水翼流固耦合特性研究 |
| 4.1 水翼流固耦合问题建模与分析 |
| 4.2 水翼流固耦合模型验证 |
| 4.2.1 结构动力学计算验证 |
| 4.2.2 定常性能计算验证 |
| 4.2.3 非定常性能计算验证 |
| 4.2.4 流固耦合附加矩阵计算验证 |
| 4.3 水翼附加质量特性分析 |
| 4.3.1 等效频率f_vc/V的影响 |
| 4.3.2 来流攻角α的影响 |
| 4.4 水翼附加阻尼特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 刚体螺旋桨振动流固耦合特性研究 |
| 5.1 刚体桨振动附加矩阵与弹性桨振动附加矩阵关系 |
| 5.2 刚体螺旋桨振动水弹性理论方法验证 |
| 5.3 刚体螺旋桨附加质量特性分析 |
| 5.3.1 频率比f_v/f_a的影响 |
| 5.3.2 进速系数J的影响 |
| 5.4 刚体螺旋桨附加阻尼特性分析 |
| 5.4.1 频率比f_v/f_a的影响 |
| 5.4.2 进速系数J的影响 |
| 5.5 刚体螺旋桨振动诱导的轴承力研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 弹性螺旋桨流固耦合特性研究 |
| 6.1 螺旋桨流固耦合模型验证 |
| 6.1.1 结构动力学计算验证 |
| 6.1.2 定常性能计算验证 |
| 6.1.3 非定常性能计算验证 |
| 6.1.4 流固耦合附加矩阵计算验证 |
| 6.2 流固耦合对螺旋桨动应变影响实验及数值研究 |
| 6.3 弹性螺旋桨附加质量特性分析 |
| 6.3.1 频率比f_v/f_a的影响 |
| 6.3.2 进速系数J的影响 |
| 6.4 弹性螺旋桨附加阻尼特性分析 |
| 6.5 流固耦合对螺旋桨轴承力影响研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间参与的项目 |
（9）冰桨接触动态特性及桨强度的预报方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及问题的提出 |
| 1.2 研究的目的及意义 |
| 1.3 海冰研究综述 |
| 1.3.1 海冰物理力学特性及实验研究方法 |
| 1.3.2 海冰数值方法国内外研究现状 |
| 1.4 冰桨接触研究综述 |
| 1.4.1 冰桨接触模式分析 |
| 1.4.2 试验方法 |
| 1.4.3 理论预报 |
| 1.4.4 数值模拟 |
| 1.5 冰区桨强度校核研究综述 |
| 1.5.1 螺旋桨强度校核方法 |
| 1.5.2 冰区桨规范校核 |
| 1.6 国内外研究现状评述 |
| 1.7 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 近场动力学方法及冰冲击问题研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 近场动力学的基本理论 |
| 2.2.1 近场动力学运动方程 |
| 2.2.2 键型近场动力学方法 |
| 2.3 近场动力学的数值求解方法 |
| 2.3.1 计算模型及运动方程的离散 |
| 2.3.2 粒子搜索方法 |
| 2.3.3 体积修正方法 |
| 2.3.4 边界处理方式 |
| 2.4 冰冲击问题近场动力学模型 |
| 2.4.1 冰的力学特性 |
| 2.4.2 材料模型和破坏准则 |
| 2.4.3 冲击冰载荷计算 |
| 2.5 冰冲击问题的数值求解过程 |
| 2.6 球形冰冲击过程数值模拟 |
| 2.6.1 计算模型 |
| 2.6.2 收敛性分析 |
| 2.6.3 方法验证 |
| 2.7 柱形冰撞击过程数值模拟 |
| 2.7.1 计算模型 |
| 2.7.2 收敛性分析 |
| 2.7.3 方法验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 冰桨接触数值计算模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋桨表面的离散化 |
| 3.2.1 螺旋桨的几何形状表达 |
| 3.2.2 螺旋桨表面网格划分形式 |
| 3.2.3 面元近似处理 |
| 3.3 计算模型的简化处理 |
| 3.3.1 螺旋桨结构简化 |
| 3.3.2 冰材料模型及破坏准则 |
| 3.3.3 不考虑流体作用的可行性分析 |
| 3.4 冰桨接触计算方法 |
| 3.4.1 冰桨接触检测算法 |
| 3.4.2 物质点接触力计算 |
| 3.4.3 冰桨接触瞬时冰载荷计算 |
| 3.5 冰桨接触数值计算过程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 冰桨铣削动态特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冰桨铣削特点分析 |
| 4.3 计算模型 |
| 4.3.1 计算模型简化 |
| 4.3.2 螺旋桨模型与海冰材料的选取 |
| 4.4 网格无关性和收敛性分析 |
| 4.4.1 螺旋桨径向网格划分方式 |
| 4.4.2 螺旋桨弦向网格划分方式 |
| 4.4.3 螺旋桨网格划分数目 |
| 4.4.4 冰模型物质点间距 |
| 4.5 计算方法验证 |
| 4.5.1 冰载荷的瞬态变化对比 |
| 4.5.2 冰的破碎方式对比 |
| 4.6 冰桨铣削动态特性分析 |
| 4.6.1 冰的破碎特征 |
| 4.6.2 整个螺旋桨和单个桨叶的冰载荷特征 |
| 4.6.3 轴承力特征 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 冰桨碰撞动态特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冰桨碰撞特点分析 |
| 5.3 冰块之间的接触计算方法 |
| 5.3.1 计算方法 |
| 5.3.2 算例分析 |
| 5.4 冰桨碰撞计算模型 |
| 5.5 冰桨碰撞动态特性 |
| 5.5.1 不同螺旋桨转向对冰桨碰撞动态特性的影响 |
| 5.5.2 不同冰块速度对冰桨碰撞动态特性的影响 |
| 5.5.3 不同冰块尺寸对冰桨碰撞动态特性的影响 |
| 5.5.4 不同冰块形状对冰桨碰撞动态特性的影响 |
| 5.6 螺旋桨与多个冰块碰撞动态特性 |
| 5.6.1 计算模型建立 |
| 5.6.2 冰块的破碎过程 |
| 5.6.3 冰桨碰撞冰载荷特性 |
| 5.7 特殊工况下的冰桨碰撞动态特性研究 |
| 5.7.1 第二象限冰桨碰撞动态特性 |
| 5.7.2 第四象限冰桨碰撞动态特性 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 冰桨接触桨叶结构动力响应研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 螺旋桨有限元结构动力学 |
| 6.2.1 螺旋桨有限元网格自动剖分方法 |
| 6.2.2 螺旋桨有限元结构动力学方程 |
| 6.2.3 有限元结构动力学方程的求解方法 |
| 6.3 冰桨耦合动力学计算方法 |
| 6.4 冰桨铣削桨叶结构动力响应研究 |
| 6.4.1 桨叶表面接触压力 |
| 6.4.2 桨叶应力分布 |
| 6.4.3 桨叶变形分布 |
| 6.5 冰桨碰撞桨叶结构动力响应研究 |
| 6.5.1 导边 |
| 6.5.2 随边 |
| 6.5.3 叶梢 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 冰区桨静强度预报方法研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 IACSURI3中冰级桨强度校核规范 |
| 7.2.1 冰载工况下的螺旋桨强度校核规范 |
| 7.2.2 集中冰载荷下的桨叶边缘强度校核规范 |
| 7.3 有限元法计算螺旋桨的静强度理论 |
| 7.4 冰载工况下的螺旋桨强度校核 |
| 7.4.1 计算流程 |
| 7.4.2 网格划分方式及收敛性分析 |
| 7.4.3 计算方法验证 |
| 7.4.5 算例分析 |
| 7.5 集中冰载荷下的桨叶边缘强度校核 |
| 7.5.1 计算流程 |
| 7.5.2 网格划分方法 |
| 7.5.3 算例分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）桨-轴系统双向流固耦合动力学分析及其纵向激励力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 螺旋桨激励力预报研究概况 |
| 1.2.1 升力线理论 |
| 1.2.2 升力面理论 |
| 1.2.3 N-S方法 |
| 1.2.4 边界元法方法 |
| 1.2.5 螺旋桨激励力预报研究概况 |
| 1.3 流固耦合力学研究方法概况 |
| 1.3.1 单向流固耦合研究概况 |
| 1.3.2 双向流固耦合研究概况 |
| 1.4 流体-桨-轴系统流固耦合研究概况 |
| 1.4.1 螺旋桨静动力学研究概况 |
| 1.4.2 推进轴系振动研究概况 |
| 1.4.3 流体-螺旋桨流固耦合研究概况 |
| 1.5 螺旋桨实验研究概况 |
| 1.5.1 螺旋桨流场特性及敞水性能测量 |
| 1.5.2 不均匀流场作用下的螺旋桨激励力特性测量 |
| 1.5.3 螺旋桨结构动力学方面的实验测量 |
| 1.6 目前存在的问题及本文研究内容 |
| 1.6.1 目前存在的主要问题 |
| 1.6.2 本文的主要研究内容 |
| 第二章 做空间振动的刚性螺旋桨激励力预报方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 螺旋桨仅做旋转运动的边界元理论 |
| 2.2.1 基本积分方程及边界条件 |
| 2.2.2 数值计算方法 |
| 2.3 螺旋桨做空间振动的边界元理论 |
| 2.3.1 转子动力学理论 |
| 2.3.2 考虑空间振动后的运动边界条件 |
| 2.3.3 时变尾涡数学模型 |
| 2.3.4 数值计算方法 |
| 2.4 仿真计算与程序验证 |
| 2.4.1 均匀流场下压力预报验证 |
| 2.4.2 非均匀流场下压力预报验证 |
| 2.4.3 单一振动形式下压力预报验证 |
| 2.5 螺旋桨做纵向振动时诱发的附加激励力初步研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 流体-桨-轴系统双向流固耦合动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋桨-轴系动力学模型 |
| 3.2.1 螺旋桨动力学模型 |
| 3.2.2 轴系动力学模型 |
| 3.2.3 螺旋桨-轴系动力学模型 |
| 3.3 数值计算方法及程序验证 |
| 3.3.1 单个桨叶变形验证 |
| 3.3.2 单个桨叶干模态验证 |
| 3.3.3 轴系位移与轴承支反力验证 |
| 3.3.4 桨-轴系统干模态验证 |
| 3.3.5 实体和梁单元模拟桨毂差异对比 |
| 3.4 流体-螺旋桨流固耦合动力学模型 |
| 3.4.1 流固耦合问题分解 |
| 3.4.2 弹性桨与流场作用力求解 |
| 3.4.3 流固耦合处理 |
| 3.5 流体-桨-轴系统双向流固耦合动力学模型 |
| 3.5.1 考虑轴系振动影响 |
| 3.5.2 求解流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 流体-螺旋桨流固耦合动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 螺旋桨湿模态仿真 |
| 4.2.1 螺旋桨附加质量与附加阻尼计算 |
| 4.2.2 计算方法及程序验证 |
| 4.2.3 螺旋桨湿模态仿真及结果验证 |
| 4.3 流体-螺旋桨流固耦合动力学分析 |
| 4.3.1 非均匀来流场构成 |
| 4.3.2 螺旋桨变形及应力仿真 |
| 4.3.3 螺旋桨激励力仿真 |
| 4.4 侧斜及弹性效应对纵向激励力影响 |
| 4.4.1 十阶不均匀来流构成 |
| 4.4.2 P438X螺旋桨固有特性 |
| 4.4.3 仿真计算及结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 流体-桨-轴系统流固耦合动力学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 流体-桨-轴系统固有频率分析 |
| 5.3 流体-桨-轴系统流固耦合动力学分析 |
| 5.3.1 单向、双向流固耦合下桨-轴系统动态特性比较 |
| 5.3.2 考虑与不考虑轴系下螺旋桨动态特性比较 |
| 5.4 轴系对螺旋桨纵向激励力影响 |
| 5.4.1 轴系对螺旋桨纵向激励力的传递效应 |
| 5.4.2 轴系对螺旋桨纵向激励力的增强效应 |
| 5.5 基于纵向轴承力最小的桨轴优化设计 |
| 5.5.1 桨与轴系匹配特性定义 |
| 5.5.2 多自由度弹簧质量模型 |
| 5.5.3 优化设计目标 |
| 5.5.4 优化设计过程 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 流体-桨-轴系统流固耦合振动综合实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验平台简介 |
| 6.3 螺旋桨-轴系干模态与湿模态测量 |
| 6.2.1 塑料桨-轴系干模态与湿模态测量 |
| 6.2.2 金属桨-轴系统干模态与湿模态测量 |
| 6.4 不均匀来流测量 |
| 6.3.1 不均匀流场构成 |
| 6.3.2 不均匀来流场测量 |
| 6.5 桨-轴系统纵向激励力传递特性测量 |
| 6.5.1 实验测量方案 |
| 6.5.2 实验测量结果 |
| 6.6 轴系纵振与其诱发的螺旋桨附加激励力关系测量 |
| 6.6.1 测量原理 |
| 6.6.2 附加激励力与振动幅值关系测量 |
| 6.6.3 附加激励力与振动频率关系测量 |
| 6.6.4 附加激励力与主激励力间相位差测量 |
| 6.7 本章总结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 P438X系列螺旋桨主要几何参数 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
四、大侧斜螺旋桨桨叶应力的有限元分析（论文参考文献）
- [1]复合材料螺旋桨-舵系统特性研究及节能优化[D]. 张旭婷. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [2]基于CFD的大侧斜螺旋桨性能研究[D]. 王宪磊. 大连海事大学, 2020(01)
- [3]涡发放条件下参数对螺旋桨振动噪声的影响[D]. 许沛华. 大连理工大学, 2019(02)
- [4]水面舰船桨-轴-舰体耦合系统激励力及声-振特性分析[D]. 林振坤. 上海交通大学, 2019(06)
- [5]紧急倒车螺旋桨水动力性能及强度特性研究[D]. 李鹏. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
- [6]船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究[D]. 李小军. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]船用复合材料螺旋桨流固声耦合特性数值研究[D]. 何朋朋. 武汉理工大学, 2019(07)
- [8]螺旋桨和水翼流固耦合机理与计算方法研究[D]. 李家盛. 上海交通大学, 2018(01)
- [9]冰桨接触动态特性及桨强度的预报方法研究[D]. 叶礼裕. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [10]桨-轴系统双向流固耦合动力学分析及其纵向激励力特性研究[D]. 邹冬林. 上海交通大学, 2017(08)