基于数值模拟的复杂船舶围壁传热计算

采用数值模拟软件ANSYS和FLUENT对船舶复杂围壁分别进行稳态和动态的模拟计算,并将计算结果与相关手册提供的简化算法的计算结果进行对比。结果表明,采用简化计算方法得到的船舶典型围壁传热系数与采用数值方法计算得到的传热系数差异较大,计算误差约达10%。同时,采用稳态传热（即采用传热系数）计算的围壁传热量与采用动态方法计算的围壁传热量的差异也较大。因此,在计算围壁传热量时,应采用动态计算方法。     

基于数值模拟的复杂船舶围壁传热计算

采用数值模拟软件ANSYS和FLUENT对船舶复杂围壁分别进行稳态和动态的模拟计算,并将计算结果与相关手册提供的简化算法的计算结果进行对比。结果表明,采用简化计算方法得到的船舶典型围壁传热系数与采用数值方法计算得到的传热系数差异较大,计算误差约达10％。同时,采用稳态传热（即采用传热系数）计算的围壁传热量与采用动态方法计算的围壁传热量的差异也较大。因此,在计算围壁传热量时,应采用动态计算方法。     

带自由面船体绕流场数值模拟

采用CFD技术模拟带自由表面船体周围粘性流场,自由表面采用VOF法进行处理.将计算结果与经验公式估算结果和模型试验结果进行比较,给出阻力系数、波高等计算结果,较好地反映了船体兴波情况.     

一种橡胶隔振器的设计方法

采用经典算法对一种橡胶隔振器的静动态性能进行理论设计计算,并进行应力和稳定性校核;利用Ansys有限元软件,根据材料的拉伸压缩试验结果和动静比测试结果,仿真分析隔振器的静动态特性;将理论计算结果、仿真计算结果与试验结果对比可以看出,在误差允许的范围内该设计计算方法是可行的。在进行隔振器结构设计时,可以采用理论计算和仿真相结合的方法,这样不仅可以大大缩短设计时间,而且可以节约设计成本。     

基于FLUENT的大型集装箱船航速预报方法研究

根据阻力的三因次分析方法计算船舶航行的阻力成份。采用不同的网格划分和离散算法以及相应的控制方程,使用基于CFD的FLUENT软件平台进行数值求解,处理黏性阻力与兴波阻力的计算结果,实现对实船航速的预报。以大型集装箱船作为算例,将数值计算结果分别同模型试验和实船试验结果进行了比较,结果表明采用该数值计算方法得到的实船航速预报结果可达到工程设计应用的精度。     

散货船风载荷数值模拟

采用数值模拟的方法对船舶受力中的风载荷进行预报.采用多种湍流模型、壁面处理方式和对应的网格设计方法,分别对灵便型散货船的原始几何模型和简化几何模型进行RANS数值模拟,并将所得结果与试验结果相对比,考察RANS方法对散货船风载荷预报的适用性.结果表明,合理地进行几何简化能在提高计算效率的同时,获得合理的数值预报结果;湍流模型和壁面处理方式对风载荷预报结果的影响非常明显,采用壁函数会导致大攻角下的预报结果偏离试验结果,而SSTk-ω模型的近壁解析计算能获得更加合理的风载荷数据.研究表明,采用适当的网格、湍流模型和壁处理方式的RANS方法能获得合理的船舶风载荷预报结果,对工程应用具有参考价值.     

数据挖掘技术在企业管理层考评中的应用

针对目前很多企业管理层尚未形成一套科学有效的考核机制的问题,建立了管理层人员考核模型,该模型采用定量考核的方式,分析了模型中的主要考评指标,细化了考核指标。针对传统人员考评模式下对考核结果数据利用率不高,考评结果受主观影响较大的问题,提出采用数据挖掘算法对考评结果数据进行分析的解决方案,采用聚类算法和决策树算法相结合的方式,提高了企业管理层考评结果数据的利用率。     

焊缝收缩法焊接变形技术研究

以船体甲板结构为研究对象,采用热弹塑性法和局部整体法计算分析甲板分段典型焊接接头应变大小,并将该计算结果与实验测量结果相对比控制和验证有限元计算精准度。以典型焊接接头计算结果为基础,采用Weld-Planner焊缝收缩法预测甲板分段结构的焊接变形。采用焊缝收缩法计算工程结构的焊接变形时,计算过程易于收敛,计算效率显著提高,是预测大型复杂结构焊接变形一种方便有效的方法。     

高桩+板桩复合式结构的内力分析方法

对高桩+板桩复合式结构进行内力分析，通过采用SAP2000和PLAXIS有限元分析软件建立不同的计算模型，得出每种模型下高桩和板桩结构的弯矩、轴力、剪力和位移等计算结果，并对结果及其产生差异的原因进行分析。结果表明：仅采用SAP2000的分析模型因高估了土体对板桩结构的支撑作用，其内力计算结果偏小；仅采用PLAXIS2D的分析模型因忽略了高桩结构的变形，其内力计算结果偏大；而采用这两种软件迭代计算的分析模型与PLAXIS 3D模型的计算结果接近，说明该计算模型的结果与实际情况较为吻合。     

两级交变载荷下船体结构典型节点疲劳试验研究

江海直达船属于浅吃水大型宽船,往复航经江段和海段,其疲劳问题不容忽视。将江段和海段载荷简化为小和大2级交变载荷,选取较为典型的船底纵骨贯穿横舱壁节点,通过对比试验探讨2级交变载荷对该船疲劳寿命的影响。试验结果表明,在试验工况下,变幅载荷中的大载荷是导致裂纹扩展的主要因素,小载荷的参与会降低大载荷作用下裂纹扩展的速率。采用等效应力法对变幅载荷下节点的疲劳寿命进行评估,发现采用Miner准则所得结果偏保守,采用均方根法所得结果偏危险,采用修正的Miner准则所得结果精度较高,推荐采用该方法评估2级交变载荷下船体结构典型节点的疲劳寿命。     

非结构化有限体积法研究薄板的冲击动力学问题(英文)

The examination of an unstructured finite volume method for structural dynamics is assessed for simulations of systematic impact dynamics. A robust display dual-time stepping method is utilized to obtain time accurate solutions. The study of impact dynamics is a complex problem that should consider strength models and state equations to describe the mechanical behavior of materials. The current method has several features. 1) Discrete equations of unstructured finite volume method naturally follow the conservation law. 2) Display dual-time stepping method is suitable for the analysis of impact dynamic problems of time accurate solutions. 3) The method did not produce grid distortion when large deformation appeared. The method is validated by the problem of impact dynamics of an elastic plate with initial conditions and material properties. The results validate the finite element numerical data.     

海上浮式结构物的水动力仿真研究

基于粘性计算流体力学的方法建立三维数值波浪水池,模拟有限振幅波的传播,并计算三维球体在规则波环境下所受的波浪力。采用两相不可压的RANS方程求解非定常不可压缩粘性流体,并采用流体体积函数(VOF)法对自由面进行动态模拟。通过编写用户自定义函数(UDF)设置边界入口速度和波高,实现在波浪水池尾部1~2倍波长区域消波,最终求出有限振幅波的模拟结果以及规则波中三维球体所受的波浪力,该结果与势流理论边界元法得到的结果在趋势上吻合良好。该研究方法为模拟分析其他海洋结构物在波浪中的水动力奠定基础,丰富与扩展了数值波浪水池的应用。     

粘性流体晃荡与弹性结构的相互耦合作用

提出了处理粘性流体晃荡与弹性结构相互耦合作用的理论及相应数值计算方法.流体运动采用N-S方程描述,控制方程采用有限差分法离散,并由超松弛迭代法求解.液体自由表面通过流体体积法进行重构.为了考虑液舱结构变形对液体晃荡的影响,应用了FAVOR技术.由此建立了描述液体晃荡与结构相互耦合作用的水弹性理论,并由相应的计算方法进行了系列运算,以考察二维液舱不同结构刚度对液体晃荡的影响.计算结果有助于进一步理解此类问题的物理现象.     

入水问题的求解及其相关的工程应用(英文)

For solving water entry problems, a numerical method is presented, which is a CFD method based on free surface capturing method and Cartesian cut cell mesh. In this approach, incompressible Euler equations for a variable density fluid are numerically calculated by the finite volume method. Then artificial compressibility method, dual time-stepping technique and Roe’s approximate Riemann solver are adopted in the numerical scheme. Finally, some application cases are designed to show the ability of the current method to cope with water entry problems in ocean engineering.     

Numerical simulation of nonlinear wave force on a quasi-ellipse caisson

A three dimensional numerical model of nonlinear wave action on a quasi-ellipse caisson in a time domain was developed in this paper. Navier-Stokes equations were solved by the finite difference method, and the volume of fluid (VOF) method was employed to trace the free surface. The partial cell method was used to deal with the irregular boundary typical of this type of problem during first-time wave interaction with the structure, and a satisfactory result was obtained. The numerical model was verified and used to investigate the effects of the relative wave height H/d, relative caisson width kD, and relative length-width ratio B/D on the wave forces of the quasi-ellipse caisson. It was shown that the relative wave height H/d has a significant effect on the wave forces of the caisson. Compared with the non-dimensional inline wave force, the relative length-width ratio B/D was shown to have significant influence on the non-dimensional transverse wave force.     

数值波浪水池及顶浪中船舶水动力计算

基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,模拟了非线性波浪,并对规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力进行了计算.数值模拟中,控制方程-RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波.给出了非线性规则波的模拟结果以及规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力计算结果,并与理论解及DUT(Delfi University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好.     

海洋平台风载荷的数值分析

风载荷是海洋平台主要的设计载荷,常规的规范算法在结果上偏于保守。本文基于N-S方程(Navier-Stokes)方程对某自升式钻井平台进行了风载荷的数值分析,控制方程—RANS(Reyolds Averaged Navier-Stokes)和连续性方程使用有限体积法离散。在此基础上,对数值分析中湍流模型选择及网格划分方法进行了讨论,分别采用CFX及FLUNET软件对海洋平台整体及单个构件的风载荷和形状系数进行了研究。     

洋浦港潮流场数值模拟

基于非结构网格下的有限体积法,运用SIMPLE算法和动量插值方法求解二维浅水方程,建立了河口潮流的水深平均二维浅水数学模型,在对模型进行大、中、小潮验证的基础上,对洋浦港LNG接收站码头工程实施前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:建设LNG码头前后海域的流场没有明显的变化,对附近海域潮流运动的影响很小。     

长江感潮河段平面二维潮流数值模拟

基于正交曲线网格下的有限体积法,建立河口潮汐的水深平均二维模型,运用Simple算法求解河口潮汐的二维浅水方程。以长江下游江阴水道为计算实例,用"露滩冻结"动边界技术处理方法模拟江阴水道二维潮流场,较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题。实例和验证结果表明:计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。对计算结果的前后可视化处理,采用AutoCAD的DXF数据接口生成流场和网格图,以便更好地进行直观分析。     

基于N-S方程的航行船舶辐射问题数值模拟

基于N-S(Navier-Stokes)方程,进行了航行船舶辐射问题的数值模拟,包括强制垂荡和强制纵摇的模拟.计算了船舶垂荡和纵摇的附加质量和阻尼.数值模拟中,控制方程--BANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理.文中给出了以不同航速前进的船舶强制垂荡和纵摇的力与力矩,以及船舶垂荡和纵摇的附加质量系数和阻尼系数,并与DUT(Delft University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好.