船舶门舵结构参数识别及水下模态仿真分析

【作者】 王利； Serkan Turkmen； 张本； 王志华；

【机构】 武汉理工大学； 高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学)； Newcastle University；

【摘要】 船舶门舵作为一种新型的船舶节能装置,已经在实船上开始试点。为了研究船舶门舵结构的水动力振动问题,在英国纽卡斯尔大学Emerson Cavitation Tunnel实验室开展了船舶门舵的振动试验,因为所采用的门舵结构为3D打印的试验样品,无法确切的了解试验门舵的结构参数,因此开展了船舶门舵结构的参数识别研究,其基本过程为:(1)对船舶门舵开展自由模态试验分析,采用弹性绳将门舵结构悬挂,在门舵结构表面粘贴上应变片,在外界激励下引起门舵结构的振动,对应变片响应的进行频谱分析,获得门舵结构的振动频率;(2)通过响应面优化法识别船舶门舵结构参数。采用门舵结构3D打印材料的默认参数为初始条件,在ANSYS中进行自由模态仿真,根据前几阶弯曲模态的振型和所对应的频率,并与试验获得应变片频率进行对比,确定了优化模态的阶次,以门舵结构的杨氏模量和泊松比为优化参数(密度参数通过称重和体积之间的比值已经确定),以模态频率为优化目标,通过迭代优化计算,使得优化后的模态频率与试验的频率接近,则此时优化后的杨氏模量和泊松比,即认为是门舵结构的参数。(3)门舵结构识别参数的验证,为了验证优化得到的门舵结构参数的正确性,开展了门舵结构的固定约束模态试验,并与有限元模态分析的结果进行对比,两者吻合度非常好。(4)确定了门舵结构参数后,基于ANSYS开展了门舵结构在水下的模态分析,为了解门舵结构在工作状态下的水动力振动性能提供了参考。更多还原