大型集装箱船振动及噪声数值计算建模方法研究

热度517票  浏览1150次 时间:2011年5月08日 15:12
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大型集装箱船的结构设计有其特殊性,为了在布置上争取更多空间装载集装箱并便于装卸,往往设计大集装箱舱室、大开口的甲板、高窄的上层建筑和舱口围板结构,尽量缩小机舱长度。使得船体扭转刚度下降,振动及噪声问题突出。同时,船舶大型化、高功率化和航行快速性发展趋势,导致船上振动源与噪声源设备的扰动水平越来越高,相应的减振降噪设计难度及成本也极大增加。对于超大型集装箱船,弯曲和扭转振动耦合效应比普通船舶更突出,振动耦合效应值得设计者们关注。进行全船振动与噪声数值预报成为超大型船舶减振降噪设计中的关键技术,对设计初期的主机和主要动力设备的选型及安装位置 的确定提供重要指导作用。另外,占总载重量与总容积绝大部分f 憔 装箱的模拟,船舶的装载状态等,对全船振动和噪声数值计算结果的影响也是必须考虑的。

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Hl_(rm4e)G u0集装箱船主机舱内引起振动噪声的设备很多,如柴油机 、减速齿轮 、压气机、泵、阀和通风设备等,其中柴油机的振动和噪声最为主要¨ 。船体结构和船上设备以及周围的水介质是一个复杂的动态系统,无法精确解算 ,实践 中常运用近似方法进行研究。大型船舶 由于振源及 噪声源 的广谱分布性,计算板或梁的振动传播特性 时必须覆盖低中高频域,庞大的计算量使现有的有限元或边界元方法仅能应用于低频域船舶振动分析,对于噪声分析,即使低频域也难 以应用。例如,某超大型集装箱船 300多阶的模态频率也只 8Hz左右,而船上振源频谱分布特性大致为:柴油机为5Hz一1 000Hz,泵、风机为5Hz一300Hz,电动机为20Hz 一200Hz,螺旋桨为 5Hz一200Hz之间,减速齿轮为 l0 到几万Hz,采用模态分析法的动力响应计算量非常大。统计能量法由于选用能量作为变量,当讨论由多种系 统所组成的复杂系统时具有很大的优越性,广泛应用于中高频域振动和声学计算。数值方法预报超大型集装箱船的全船振动及舱室噪声的主要技术挑战在于,超大型集装箱船的本身大型化和宽频域导致的计算规模,对于大量集装箱质量的正确模拟、集装箱质量的惯性载荷正确传递、大型主机的振源及声源考虑,以及计算机能力和通用软件适用性等一系列问题。

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