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监测系统水下管阵涡激共振抑制方法研究

作　者: 吴亮
导　师: 黄一
学　校: 大连理工大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 监测系统管跨涡激振动有限元海上验证
分类号: U661.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要

舰船自身剩余固定磁场和地磁感应磁场叠加构成了舰船磁场。国际上通常采用沉底式测试系统来获取舰船下方一定深度处的磁场量级,所采用的磁传感器一般是三分量磁通门式传感器,将磁传感器安装在管阵上形成舰船磁场测试系统。管阵的振动会导致磁场传感器自噪声增加和三分量发生方向性变化,造成测试信号严重失真。本论文研究的目的和意义在于,解决水下管阵的振动问题,确保海上舰船磁场测试系统的有效使用,意义重大。管阵的振动问题制约着舰船磁场测试系统的整体性能,若该问题不得到解决,将使得舰船磁场测试系统的适用性大打折扣,无法满足测量精度要求。本论文拟从管阵振动的影响因素入手,摸清影响规律和影响方式,掌握水下管阵的具体振动方式,提出合理的解决方案,开展海上试验验证,从而最终解决该技术难题。本文针对舰船磁场测试系统的水下测量阵列的振动问题,研究水下测量阵列振动产生机理,构建水下阵列有限元模型,通过数值仿真计算,提出抑制振动的具体方法,并利用样段试验进行海上验证。具体的研究内容如下：1、介绍管跨涡激振动基本原理,频率共振响应基本原理。2、介绍舰船磁场水下测试系统管阵的具体构成,以及磁场传感器与管阵之间的连接关系；分析布放海域水动力基本原理和产生的基本特征；结合悬空管道涡激振动基本原理,给出水下管阵涡激振动的结论。3、基于有限元管阵振动及抑制方法分析研究,通过有限元数值仿真计算,优化水下管阵固定位置和固定方式,从而降低涡激振动对管阵的影响程度,最终提出合理可行的振动抑制方法。4、海上验证试验及试验结果。根据理论分析结果,设计海上验证试验,按照理论上的振动抑制方法,进行管阵的实际加固,分析测量数据,给出海上试验验证结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究目的及意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 主要研究内容  12-14
2 基本原理  14-20
  2.1 管跨涡激振动基本原理  14-17
    2.1.1 管跨描述  14
    2.1.2 管跨振动理论  14-17
  2.2 频率共振响应基本原理  17-18
  2.3 有限元法模态分析  18-20
    2.3.1 模态分析概念  18
    2.3.2 模态分析原理  18-19
    2.3.3 模态分析方法  19
    2.3.4 ANSYS软件模态分析的步骤  19-20
3 水下管阵振动产生机理分析  20-29
  3.1 水下管阵基本构成  20-24
    3.1.1 结构管阵设计  20-23
    3.1.2 管阵海上基本工作状态  23-24
  3.2 海浪基本特征  24-27
    3.2.1 海浪的基本分类  24-25
    3.2.2 海浪谱  25-26
    3.2.3 我国近海海浪概况  26-27
  3.3 海水运动引起的管阵振动分析  27-28
  3.4 本章小结  28-29
4 基于有限元法的管阵振动及抑制方法分析  29-65
  4.1 初步有限元法仿真计算  29-42
    4.1.1 固定点位置的影响  30-39
    4.1.2 固定点个数的影响  39-42
  4.2 结构优化仿真  42-64
    4.2.1 共振抑制理论分析  42-43
    4.2.2 紧箍位置的选择  43-50
    4.2.3 紧箍宽度的确定  50-54
    4.2.4 紧箍个数的确定  54-64
  4.3 本章小结  64-65
5 海上验证试验及试验结果  65-74
  5.1 第一阶段试验过程及试验分析结果  65-67
    5.1.1 试验过程  65-66
    5.1.2 测试结果  66-67
  5.2 第二阶段试验以及试验分析结果  67-69
  5.3 第三阶段试验及试验分析结果  69-74
    5.3.1 振动干扰复现及抑制方法验证试验  69-72
    5.3.2 系统整体管阵水下测试试验  72-74
6 结论与展望  74-76
参考文献  76-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77-78
致谢  78-79

监测系统水下管阵涡激共振抑制方法研究

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