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基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析
摘要
本文提出了一种基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析方法。首先，根据船舶推进系统各组件的物理特性，建立了连续-离散混合模型。其次，通过数值模拟和试验验证，分析了混合模型的振动响应特性。最后，针对船舶推进轴系的纵向振动问题，对混合模型进行了力学吸振分析，并探讨了幅值、频率、阻尼等影响因素。
关键词：连续-离散混合模型；船舶推进轴系；纵向振动；力学吸振
引言
船舶推进系统是船舶的重要组成部分，其性能直接关系到船舶的运行效率和安全。其中，推进轴系是船舶传动系统的核心部分，对船舶的运行质量和性能影响尤为显著。在船舶正常运行中，由于各组件的振动相互作用，推进轴系往往会产生不同程度的振动，可能会导致船舶航行舒适度降低、噪声增加、机械故障等问题。因此，研究船舶推进轴系振动特性，具有重要的工程意义。
以往的研究主要集中在对推进轴系振动特性单独组成部分的研究，对于不同组件间的相互作用及整体系统的动力吸振特性研究较少。为了解决推进轴系的纵向振动问题，本文提出了一种基于连续-离散混合模型的力学吸振分析方法，通过对不同组件的振动相互作用进行建模和分析，探讨了各组件的振动相互作用和整个系统的动力吸振特性。
1连续-离散混合模型
在推进轴系振动建模过程中，为了考虑不同组件之间的相互作用，需要采用连续-离散混合模型。具体而言，将推进轴系分为连续部分和几个离散部分，通过将连续部分离散化的方式，将不同组件之间的相互作用进行有效的模拟。
1.1连续部分的建模
连续部分包括推进轴、轴承、联轴器、减速器等，在建模过程中需要同时考虑弯曲和扭转。为了便于分析和计算，将推进轴分为34个节点，通过欧拉伯努力方程和受力平衡方程，得到节点处的质量、弯矩、前后挠度和扭矩等参数。
1.2离散部分的建模
离散部分包括电机、偏心机、螺旋桨等，将其进行离散化后，可以采用旋转体模型进行建模。偏心机和螺旋桨均通过旋转惯量和角动量守恒方程建立数学模型，电机通过电力传动方程进行建模。
2振动响应特性分析
在建立基础模型后，通过数值模拟和试验验证，分析了混合模型的振动响应特性。首先，通过有限元分析方法，得到了推进轴系统的固有频率与振动模态，并进行了实验验证。其次，对于不同载荷工况和不同转速工况下的振动响应情况进行了分析，并对混合模型的振动响应进行了比较和验证，结果表明，基于连续-离散混合模型的振动响应分析方法具有较高的精度和可靠性。
3动力吸振分析
针对推进轴系纵向振动问题，对连续-离散混合模型进行了力学吸振分析。通过探讨直线型弹性器和刚性弹性器的应用，分析了各组件的吸振效果和吸振机理。同时，通过对各组件的振动参数进行综合分析和比较，得出了最佳弹性器参数范围。
4结论
本文提出了基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析方法，并通过数值模拟和试验验证，探讨了混合模型的振动响应特性和动力吸振特性，对船舶推进轴系的优化设计和工程应用具有重要的意义。