《船舶軸系性能提升與運行安全》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：船舶軸系性能提升與運行安全
- 出版時間：2023年1月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030748881
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《船舶軸系性能提升與運行安全》共9章。第1章為緒論，第2章介紹研究對象概況及基本假設，第3章為基礎理論和方法，第4章論述基於流固耦合理論的流體-船舶動力學研究，第5章論述主機激勵下軸系振動建模研究，第6章論述船體變形下軸系振動建模及耦合特性研究，第7章論述船舶軸系耦合振動研究，第8章論述船舶推進系統動態特性影響因素的仿真研究，第9章論述船舶軸系性能實驗研究。
圖書目錄
“交通安全科學與技術學術著作叢書”序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 船舶軸系的基本構成及作用 3
1.2.1 船舶推進系統 3
1.2.2 船舶軸系故障形式 5
1.3 船舶軸系性能提升與安全運行研究現狀 6
1.3.1 基於流固耦合理論的流體-船舶動力學研究現狀 6
1.3.2 主機激勵下軸系振動研究現狀 8
1.3.3 船體變形下軸系振動建模及耦合特性研究現狀 9
1.3.4 船舶軸系耦合振動研究現狀 10
參考文獻 12
第2章 研究對象概況及基本假設 18
2.1 8530TEU貨櫃船舶的基本概況 18
2.2 297000 DWT VLCC基本概況 20
2.3 船舶彈性體的基本假設 22
參考文獻 23
第3章 基礎理論和方法 25
3.1 集中質量及傳遞矩陣法 25
3.2 連續質量法 29
3.3 有限元法 37
3.4 變分法 40
3.5 船舶推進系統分析工具 43
參考文獻 45
第4章 基於流固耦合理論的流體-船舶動力學研究 46
4.1 流體-船舶耦合動力學基本理論 46
4.1.1 波動方程問題描述 46
4.1.2 Dirichlet邊界條件 47
4.1.3 Leap-Frog方法 50
4.2 流固耦合基礎理論 51
4.2.1 流體模型 53
4.2.2船體模型 54
4.2.3 流體-船舶耦合作用 55
4.3 數值計算與模型驗證 56
4.3.1 基本參數定義 56
4.3.2 流固耦合數值計算 56
4.3.3 計算結果分析 57
4.4 流體-船舶變形實驗研究 60
4.4.1 流體實驗介紹 60
4.4.2 實驗結果分析 62
參考文獻 63
第5章 主機激勵下軸系振動建模研究 64
5.1 主機作用力 64
5.1.1 氣缸內氣體燃燒產生的作用力 64
5.1.2 主機內部運動部件慣性力及重力產生的作用力 67
5.1.3 主機激振力的合力 70
5.2 主機-推進軸系建模 70
5.2.1 Lagrange方程 71
5.2.2 主機-推進軸系系統運動微分方程 72
5.2.3 連續性與邊界條件 75
5.2.4 主機-推進軸系耦合方程分析 77
5.3 主機作用下船舶軸系動力回響分析 80
參考文獻 82
第6章 船體變形下軸系振動建模及耦合特性研究 83
6.1 船體-軸系系統子結構模型 83
6.1.1 支承軸承模型 83
6.1.2 主機模型 84
6.1.3 螺旋槳模型 85
6.1.4 船體變形模型 86
6.1.5 推進軸系模型 88
6.1.6 水域模型 89
6.1.7 水-船體的耦合條件 90
6.1.8 水-推進軸系的耦合條件 90
6.2 船體-軸系系統耦合變分方程 90
6.3 子結構模態函式 93
6.3.1 模態分析法及模態正交理論 93
6.3.2 推進軸系子結構及其模態函式 95
6.3.3 船體子結構及其模態函式 96
6.3.4 流體子結構及其模態函式 97
6.4 船體-軸系系統耦合建模 99
6.5 船體-軸系系統的動力學分析 101
6.5.1 船體-軸系系統的自由振動及軸系頻率因子、變形因子 101
6.5.2 動力學回響 103
6.6 案例分析 104
6.6.1 船體梁與推進軸系梁的模態方程 105
6.6.2 水域的模態函式 106
6.6.3 量綱一的量化 108
6.6.4 自由振動分析 109
6.6.5 動力學回響分析 111
6.7 模型實驗 113
6.7.1 實驗基本參數 113
6.7.2 常規波浪浪頻激勵實驗 114
6.7.3 爆炸波激勵實驗 123
參考文獻 126
第7章 船舶軸系耦合振動研究 128
7.1 船舶軸系扭轉-縱向耦合振動研究 128
7.1.1 船舶軸系扭轉-縱向耦合振動建模分析 128
7.1.2 模型驗證與數值計算 132
7.1.3 船體變形對推進軸系扭轉-縱向耦合振動的影響 139
7.1.4 實驗驗證 144
7.2 船舶軸系扭轉-橫向耦合振動研究 155
7.2.1 船舶軸系扭轉-橫向耦合振動建模 155
7.2.2 模型驗證與數值計算 157
7.2.3 船舶軸系扭轉-橫向耦合振動影響分析 163
7.3 船舶軸系橫向-縱向耦合振動研究 168
7.3.1 船舶軸系橫向-縱向耦合振動建模 168
7.3.2 模型驗證與數值計算 172
7.3.3 船舶軸系橫向-縱向耦合振動影響分析 184
參考文獻 187
第8章 船舶推進系統動態特性影響因素的仿真研究 189
8.1 船舶推進系統基本參數及模型建立 189
8.1.1 船舶推進系統的基本參數 189
8.1.2 船舶推進系統多體動力學模型的建立 190
8.1.3 船舶推進系統模態頻率的計算 193
8.2 船體變形對推進系統動態特性影響的仿真研究 195
8.2.1 船體變形的施加方式及基本參數 195
8.2.2 船體變形對推進系統扭轉振動的影響 198
8.3 外部激勵對推進系統動態特性影響的仿真研究 204
8.3.1 外部激勵的施加方式及基本參數 204
8.3.2 外部激勵對推進系統扭轉振動的影響 206
8.4 油膜約束對推進系統動態特性影響的仿真研究 209
8.5 油膜約束對推進系統軸心軌跡的影響 210
參考文獻 211
第9章 船舶軸系性能實驗研究 213
9.1 船舶推進軸系實驗室實驗系統設計與研製 213
9.1.1 船舶軸系性能綜合實驗台設計與研製 213
9.1.2 船舶軸系動態特性實驗台設計與研製 219
9.1.3 液壓載入系統 220
9.1.4 軸系測試系統 223
9.1.5 軸系振動測量原理及信號採集 225
9.2 船舶軸系動態特性理論分析模型 231
9.2.1 實驗台軸系建模 231
9.2.2 理論模型與數值模型的對比 233
9.3 船舶軸系複雜激勵下的多向振動實驗研究 234
9.3.1 實驗測試工況介紹 236
9.3.2 功率譜分析 237
9.3.3 時域結果分析 240
9.4 船舶軸系動態特性實驗研究 242
9.4.1 船體變形激勵幅值對軸系振動特性的影響 243
9.4.2 船體變形激勵頻率對軸系振動特性的影響 244
9.4.3 船體變形激勵方向對軸系振動特性的影響 246
9.4.4 轉速對軸系振動特性的影響 247
9.5 船舶推進軸系實船實驗研究 248
9.5.1 實船實驗設計 248
9.5.2 實船實驗結果分析 251
參考文獻 255
