基于微Stewart机构的盾鳞覆瓦式蒙皮减阻降噪特性研究
批准号:
52075111
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘少刚
依托单位:
学科分类:
机械动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘少刚
中文摘要
Stewart隔振系统能够十分显著地降低多维方向扰动源作用时机械振动及噪声的传递。潜器航行时表面所承受的多向水动力激励非常类似Stewart隔振系统工作时输入的多源扰动和激励。因此,申请人提出结合仿生盾鳞表面减阻降噪技术,将现有Stewart隔振系统微小化作为基底,构建一种基于微Stewart机构的盾鳞覆瓦式蒙皮结构,对其减阻降噪特性及机理进行全面系统的研究。.1.研究微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮对潜器表面流场的影响及湍流边界层多尺度相干结构控制机理。.2.研究微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮对湍流边界层脉动压力激励下潜器水动力噪声抑制机理及其吸声、隔声机理。.3.实验观测该蒙皮表面流场、声场及自身声学特性的相关数据,研究对比具有不同结构参数的蒙皮减阻降噪特性,为不同雷诺数下结构参数优化积累数据。.对这些关键问题的研究将为潜器减阻降噪技术领域新型结构与理论的发展应用做出探索。
英文摘要
Stewart vibration isolation system can significantly reduce the transmission of mechanical vibration and noise resulted from multi-directional disturbance sources, which is similar to the multi-directional hydrodynamic excitation on the submarine surface. Therefore, by miniaturizing Stewart vibration isolation systems as the base and combining the drag and noise reduction technology of bionic placoid scale surface, a skin imbricated with bionic placoid scale based on micro Stewartmechanism is proposed and the drag and noise reduction characteristics andmechanism of the skin will be investigated..(1) To research how the proposed skin influence the flow and the controlmechanism of the multi-scale coherent structure in the turbulent layer..(2) To research the mechanism of the soundabsorption, isolation and the suppression of the hydrodynamic noise due to fluctuating pressure excitation of the proposed skin..(3) To obtain the experimental data of the flow field, sound field and acoustic characteristics, and to optimize the structural parametersat various Reynolds number by comparing the drag and noise reduction effects of the proposed skin with various structural parameters..The research on these key issues will provide a guide for the development andapplication of the new structure and theory in the field of drag and noise reduction.
考虑到传统Stewart机构具有优异的多维隔振特性,以及隔振系统上的多维激励与潜器表面的水动力激励具有相似性,本项目将Stewart机构多维减振机理与覆瓦式排列的仿生盾鳞表面流体减阻降噪技术相结合,构建一种基于微Stewart机构的盾鳞覆瓦式减阻降噪蒙皮结构。本项目以微Stewart机构的盾鳞覆瓦式蒙皮为研究对象,分析了其流体减阻降噪特性及机理。主要研究成果包括:.1.完成了微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮的结构设计,搭建了微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮流体减阻特性的实验平台。设计了蒙皮结构,仿生盾鳞采用3D打印技术制备,微Stewart机构的上、下平台采用铝合金制成,弹性支腿采用应变式液压阻尼器;搭建了可适用于不同流速、不同结构参数等情况下的转子实验平台。.2.研究了微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮的流体减阻特性。基于开源软件IBAMR编写了相关数值模拟程序,研究了蒙皮表面的流场特性;通过转子实验测量已敷设和未敷设蒙皮时转子所受阻力的大小,获得了蒙皮的实际减阻效果。.3.研究了微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮的流体降噪特性。首先在Ansys Workbench中建立双向流固耦合模型。其次基于边界元法,将双向流固耦合得到的壁面脉动压力导入到LMS Virtual.Lab软件中模拟了蒙皮流噪声声场分布特性。最后,对已敷设和未敷设蒙皮以及固定盾鳞所产生的水动力噪声进行了对比,得到基于微Stewart机构盾鳞覆瓦式蒙皮的流体降噪特性。.4.完成了微Stewart机构盾鳞覆瓦式流体减阻降噪蒙皮结构参数的探索性研究。利用磁流变材料在磁场作用下刚度及阻尼可变的特殊理化性质,设计了磁流变材料调制弹性支腿阻尼刚度的微Stewart机构盾鳞覆瓦蒙皮结构,对其流体减阻降噪特性进行了初步探索。同时,搭建了计算流体动力学(CFD)与多体动力学(MBD)的联合仿真平台,研究不同结构参数对蒙皮减阻性能的影响。.项目执行期间,共发表学术文章20篇(均标注本基金项目资助),其中SCI1区论文7篇,SCI2区论文5篇,SCI3区论文2篇,SCI4区论文1篇,会议论文5篇;申报发明专利8项,目前授权5项,公开3项;培养博士4人,硕士5人。
磁流变液构成的阻抗分层调制结构振动传递特性研究
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批准号:51675111
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:刘少刚
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依托单位:
国内基金
海外基金