大型船舶结构吊装数值模拟研究

提出描述吊装所引起变形程度的物理量:变形量和变形率,并阐述这2个物理量的概念及运用实例。运用数值仿真方法对18万t散货船的舷侧总段及机舱大总段的吊装过程进行模拟,参照结构吊装安全准则优化舷侧总段吊装加强,将优化成果运用到实际生产中,取消原来的圆管加强,减少安装、拆除的工程量,提高生产效率;在有限元计算的基础上,模拟不同工况下机舱大总段整体结构的受力情况,并对计算结果进行分析。结果表明:机舱大总段结构在起吊上升及移位2个阶段的应力和变形超出了安全范围,需采取应对手段。对机舱总段吊装进行数值模拟有利于实现总段大型化、保证吊装的安全性;同时,可提高总段的完整性,使许多坞内工程陆地化,为缩短船坞周期提供理论依据。     

巨型总段吊装中的有限元方法应用

介绍万m3级耙吸挖泥船总段吊装中的有限元方法应用。该挖泥船将机舱区域至艉部合成一个巨型总段建造,设备搭载后总重2300余t。为确保该总段的吊装安全,应用有限元方法分析整体吊装时的结构响应,为总段吊装及排装方案的制定提供理论依据,保证吊装工作的顺利完成。     

船舶建造总段吊装方案分析

本文以中机型船舶机舱分段为例,对船舶建造过程中总段吊装方案进行分析,并通过有限元计算对吊装过程中的应力应变进行了研究。通过本文分析,对总段吊装方案的策划进行了介绍,为船舶建造过程中的总段吊装提供有利的借鉴意义。     

64000载重吨散货船上层建筑总段吊装强度分析

针对64 000载重吨散货船上层建筑总段在吊装过程中可能出现强度不够的情况,应用有限元软件评估其实际吊装方案。该方案首先利用MSC. Patran软件建立64 000载重吨散货船上层建筑总段有限元模型,其次应用MSC. Nastran分析总段在整体吊装前和吊装时的结构响应,得到总段由吊装过程引起的结构响应。结果表明:上层建筑总段的结构强度满足吊装要求,证明吊装方案安全可行。     

船舶环形总段吊带吊装工艺技术应用研究

本文论述了吊带作为新型吊索具在船舶环形总段吊装过程中的应用,通过对吊装过程中的吊车起吊能力、吊带布置及受力的计算分析,并对总段结构强度进行结构有限元计算和校核,研究制订了环形总段吊带吊装方案,确保了总段吊装的安全、顺利实施。     

串联式吊环在上层建筑总段吊装中的应用研究

该文以某舰船塔式上层建筑总段吊装为载体,针对薄板总段特性,"量身打造"总段吊装工艺。通过分析总段受力,提出吊环布置方案;利用吊环结构特点,创造性的采用"串联"吊索具的连接方式,使甲板所受力得以改善,从而减少总段吊装过程中的塑性变形。     

总段吊装方式多元化的探讨

随着民用船舶和水面舰艇种类的丰富,船体总段吊装方式日趋多元化。文章以三种总段吊装方式为例,对多元化的方式各自的特点、适用范围、优缺点进行分析对比,为各类船舶总段吊装方式的选择提供依据。     

5300TEU集装箱船上层建筑总段吊装强度分析

通过MSC.Nastran软件对5300TEU集装箱船上层建筑PM61C总段进行吊装强度有限元分析,分析了总段在吊装前和吊装时的结构响应。通过计算得到总段由吊装引起的结构响应,并计算分析吊耳的结构响应,保证上层建筑总段吊装过程顺利进行。     

中型邮轮薄板总段吊装强度和变形分析

本文针对邮轮上建薄板总段的变形可能会损坏内部结构或导致无法吊装合拢等问题,以某中型邮轮平直薄板总段为例,设计2种吊装方案,探讨起吊设备对其吊运整个过程中影响建造效率的因素,利用有限元分析方法,计算薄板总段在不同工况下的强度、变形,并对发生超大应力的总段提出临时加强方案。结果表明,加强后的2种吊装方案均适用于薄板总段结构强度弱的特点,满足船级社吊装规范要求,从而使得邮轮薄板总段的吊装作业更加便捷、高效。     

基于有限元方法的大型邮轮薄板总段吊装方案设计

考虑到大型邮轮薄板总段使用大量薄板结构,而薄板结构在吊装过程中极易产生变形,在对总段吊装进行方案设计时,利用MSC Patran/Nastran对薄板总段吊装方案进行有限元计算,确定合理的吊装及临时加强方案。     

SCR系统尿素舱在运输船上布置研究

针对日趋严格的环保要求,越来越多的运输船安装了满足Tier III排放要求的选择性催化还原(SCR)系统。该文简述SCR系统在船上的应用,整理相关规范对SCR系统中尿素舱的要求,比较布置于不同位置的尿素舱方案。对于今后设计和布置尿素舱提供一定的参考。     

清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析

文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。     

中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟及涡系分析

作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟中最精确的方法,在复杂流动数值模拟方面的应用潜力巨大。本文自主设计和编制并行数值模拟程序,使用基于"神威·太湖之光"国产CPU架构的大规模并行计算,开展了中等雷诺数(Re=10 000)方柱绕流的直接数值模拟。其中:不可压N-S方程组采用基于交错网格的有限体积法离散;压力-速度耦合采用SIMPLE算法处理;离散得到的代数方程组采用Gauss-Seidel迭代求解;时间步进采用Euler隐式格式,对流项采用QUICK格式,耗散项采用中心差分格式;数值模拟程序的并行化使用MPI方法处理。文中重点分析了方柱绕流的复杂涡系结构,同时给出了部分湍流统计结果,并通过与RANS和LES模拟结果的对比分析,展现了DNS在复杂精细流场模拟方面的优势。     

钛合金耐压结构蠕变数值计算方法与试验验证

通过对比分析多种典型蠕变本构模型,考虑应力水平、本构模型、蠕变时间等三个因素的影响,确定了TC4ELI材料钛合金常温压缩蠕变本构方程及其系数,初步建立了钛合金耐压结构蠕变数值计算方法。对钛合金环肋圆柱壳模型开展蠕变数值计算,给出蠕变前后模型的应力、应变和位移的变化情况。结果表明:修正的时间强化模型可以表征钛合金耐压结构初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变特性,能够适用于深海钛合金耐压结构的蠕变计算;产生蠕变变形后钛合金耐压结构应力重新分配,高应力区范围有所扩大,蠕变后弹性应变和总应变均减小;相比于纵向,蠕变对环肋圆柱壳结构的径向变形影响更大。     

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。     

船舶电气系统三维协同设计方法

分析了传统电气系统三维设计与CATIA3DE三维协同设计的区别,介绍了采用CATIA3DE平台进行电气系统建模的工作流程,提出了电缆托架、水密接插件等电气舾装件的结构化命名方式,研究了大型工程项目电气系统三维协同设计方法,并通过实例建模的方式验证了该方法的快速性及高效性。     

舷间液舱模型声振耦合特性及声辐射控制

水下航行体内部设备产生的振动能量通过舷间液舱侧板和舱内水介质两个途径的耦合和传递,在外场产生辐射噪声,成为机械噪声控制的一个短板。文中以舷间液舱外场声辐射控制为背景,采用解析方法建立了液舱结构振动与内外声场的声振耦合模型,计算分析了液舱侧板及液舱内部介质对振动传递和外场声辐射的影响,结果认为敷设声学覆盖层并减小液舱侧板材料刚度能够有效控制外场辐射声功率。文章为舷间液舱的"声短路"控制提供了新的思路。     

大型极地运输船主机功率评估方法研究

文章根据推力和阻力平衡原理,结合冰阻力模型试验结果,初步探索了大型极地运输船主机功率的评估方法。文中以一艘极地航行运输船为例,结合冰水池试验结果和满足RMRS规范要求的主机功率评估结果,对上述评估方法进行了验证。当采用理论方法评估主机功率时,设计者必须具有一定的经验,才能正确考虑冰桨相互作用以及螺旋桨的抽吸作用;当采用传统拖曳水池进行低速拖曳模型试验评估主机功率时,虽然推力减额的测量结果没有包含冰桨相互作用的影响,但一定程度上也可满足评估要求。评估结果表明:文中初步探索的理论和模型试验评估方法,能够满足该类极地运输船舶主机功率的评估,可为设计者提供参考。     

联合载荷作用下撑杆结构极限强度研究

超大型浮体结构在复杂海洋环境下承受多轴载荷共同作用,使得刚度较弱的撑杆结构极易发生破坏,从而影响整个浮体的安全和可靠性。文章以超大型浮体撑杆结构为研究对象,基于模型相似理论,进行了压扭联合载荷作用下撑杆结构极限强度试验模型设计,并开展模型试验研究。通过数值仿真方法与试验结果的对比分析,验证了数值仿真方法的正确性,并据此开展实尺度撑杆结构在不同扭转载荷作用下的压缩极限强度数值仿真计算,给出了压扭联合载荷作用下撑杆结构极限承载能力计算简化公式,为撑杆结构设计提供支撑。     

大型集装箱船中压岸电系统应用研究

中压岸电系统的应用在我国仍然处于起步阶段。为推动我国船舶岸电系统(简称AMP系统)的发展,对中压AMP系统进行了深入研究。通过对中压AMP系统的结构以及快速连接、无缝切换、变频稳压三项关键技术介绍,建立了理论基础。以CO2为例对AMP系统进行环境效益分析,验证了其发展的必要性。