拖缆隔振模块隔振性能及拖缆涡激振动的研究

摘要

拖缆隔振模块的隔振量和拖缆涡激振动数值计算方法的研究对拖曳式声纳工作性能的提高具有重要的意义。本论文以拖曳线列阵隔振模块为研究对象，将隔振模块内的支撑件、硅油、护套以及周围水质作为一个完整的系统，采用有限元法计算分析拖缆隔振模块的隔振性能、结合试验数据完善数学模型、分析各因素对其的影响规律；采用流体计算软件和有限元软件分析研究拖曳线列阵涡激振动的响应。 本文的主要内容包括以下几方面：第一，根据拖缆隔振模块的实际结构尺寸，利用有限元软件ANSYS建立了6 m和12 m长的拖缆隔振段干模态简化有限元模型。在此基础上，进行了静力分析、模态分析和谐响应分析，研究了拖缆隔振模块隔振性能。第二，采用有限元分析方法，在拖缆隔振模块干模态简化模型分析的基础上，建立拖缆隔振模块结构水下流固耦合模型并进行分析。分别建立了两种不同长度的有限元模型，在此基础上进行了流固耦合下的隔振量计算分析。考虑了流体对拖缆隔振模块结构附加的粘性、刚度、阻尼以及两者之间的耦合作用，研究了拖缆隔振模块的隔振性能。第三，以涡激振动理论为基础，从旋涡引起振动的机理、计算涡激振动作用的数学模型和拖缆涡激振动方程的角度出发，采用计算流体力学和有限元相结合的方法计算拖缆结构在水下工作时，由流体引起的对拖缆的涡激振动作用力，从而计算拖缆的涡激振动响应。 通过数值建模计算研究，本论文在拖缆隔振模块隔振性能方面和拖缆涡激振动方面得到了一系列具有工程应用价值的结论，对拖曳线列阵隔振模块的设计和降低拖曳阵涡激振动均具有一定的指导意义。