船舶管道结构振动分析及减振研究

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船舶管道系统主要用以输送流体介质。流体介质包括冷却水、压缩空气、燃油和滑油等等。通常流体主要通过泵的作用在管道内流动,此种流动状态可能引起管道的振动,从而降低管道的输送效率,甚至当振动强烈时,可能使管道结构产生振动疲劳,并由此导致管道结构破坏,造成重大的经济损失。因此,消减管道结构的振动非常重要。本文结合管道结构本身特点,研究其振动响应情况,进而减小管道结构振动强度,从而降低管道振动而引发事故的几率。  本文首先对有限元法及应用进行系统的学习,依据机械振动原理,对管道结构的振动机理进行系统的分析。在此基础上,选取一段弯管,通过改变弯头的角度,对此管道系统进行有限元动力响应分析,总结管道内流体流量恒定的环境下,管道随着弯头角度的变化,其振动特性变化的情况。引用相关实验数据,利用有限元分析对实验数据进行验证,得出管道振动情况与有限元分析结果相近,从而证明用有限元法研究管道振动问题具有一定的参考价值。同时,计算弯头处流体压力脉动激振力,利用有限元分析研究该管的振动情况,得出距离弯头的远近处,振动响应分布情况。  最后通过以上分析研究,得出结论:管道系统中弯头角度的大小和数量多少,直接影响管道结构振动。况且角度越大,振动越大;数量越多,振动也越大。针对这一结论,文中提出在管道生产设计环节,应该减少使用弯头,特别是避免使用大角度弯头,以达到减振的目的。同时也结合管道振动机理,提出管道具体减振措施,如:控制振动源(合理优化动力元件结构,隔离振源等)和调整管道结构系统设置(改变管道尺寸,合理布置支撑等,从而改变固有频率和激振力大小,有效减小管道结构振动)。
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