长时间规则激励下的二维液舱晃荡试验尺度效应研究

对于大型液舱晃荡问题,目前室内模型试验是能够真实复现晃荡规律最可靠的方法,但模型试验在Froude相似准则下换算得到的原型结果却不一定能与原型实测结果完全一致。因此,尺度效应对结果换算的影响一直为国际研究热点。论文采用缩尺比为1:1、1:2和1:3的系列二维GTT液舱,在长时间横荡规则激励作用下,针对20%载液率开展晃荡试验尺度效应研究。通过Froude相似准则将模型液舱冲击载荷试验结果换算到原型液舱,并对载荷峰值作超越概率统计以及三参数Weibull分布拟合;试验结果表明,将模型结果换算到原型时存在明显差异;通过对冲击过程中流场形态分析发现气液密度比是导致模型和原型结果之间存在较大差异的重要原因。而且,模型液舱比尺越大越能真实反应原型液舱晃荡冲击规律。该研究结果可为大型液舱工程设计提供有益的参考。     

缆索拉力原型,模型成果比较探讨

根据国内，外船闸和河流中驳船的缆索拉力的原，模型成果，经比较，说明在注意并克服了水流的模型缩尺效应之后，模型试验成果可以按重力相似准则引伸到原型。     

基于双缩尺比的桅杆振动研究

考虑桅杆缩尺模型制作需要兼顾几何高度和板厚两个因素,采用双缩尺比对桅杆缩尺模型进行设计,根据桅杆的相似理论推导了双缩尺比的可行性,基于patran软件建立桅杆原型和缩尺模型的有限元模型进行仿真计算,对比二者的模态频率、振型和振动规律,结果基本符合相似理论的推论,验证了基于双缩尺比桅杆模型设计的科学性与可行性。     

船闸输水系统流量系数原、模型对比分析

就船闸输水流量系数的原、模型成果进行对比分析,说明模型缩尺试验成果都小于原型。产生缩尺影响的原因,是模型阻力系数不相似所致。克服缩尺影响的主要方法是正模型试验成果,否则将可能对船闸输水系统规模、惯性水头和空化等产生不利影响。     

基于模型试验的实尺度立管涡激振动响应预报方法研究

为了研究立管涡激振动模型试验与实尺度立管涡激振动响应之间的相互关系问题,文章从模型试验的相似理论出发,基于涡激振动预报方法的理论分析;通过对模型试验中按照相似理论换算得到的流速进行调整的方法,改变模型立管的涡激振动响应,并逼近实尺度立管的涡激振动响应.结果表明:通过调整试验流速,提高试验的雷诺数,可以使立管模型的涡激振动响应模态数、无量纲振幅RMS(A/D)响应与实尺寸立管很好地符合.针对不同的缩尺比模型,给出了立管模型试验流速与其模拟的真实流速之间的对应关系式.     

相似理论在水下爆炸冲击波载荷中的应用

以相似理论为基础,采用数值仿真试验的方法,探讨舰船结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应相似性问题。以某型舰原型作为基准模型,根据实际工程需要对舰船进行缩比仿真试验。原型有限元模型与缩比试验有限元模型数值结果表明:通过试验模型可以准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波时的动响应特性,将几何相似律应用到水下爆炸冲击波载荷相似性研究中是可行的。     

舰用冷凝器原模型与畸变模型力学特性研究

针对非对称布管冷凝器双管板结构研究较少的现象,介于实际模型试验时诸条件的限制,采用缩尺比模型试验时,因缩尺导致模型小特征难以加工和试验的情况,基于有限元数值仿真法研究冷凝器双管板基准模型、畸变模型与原模型的力学特性关系。研究表明,基准模型能很好地预测原模型力学性能;畸变模型在一定的畸变尺寸下能较精确地预测原模型力学性能。     

船闸闸首有限元模型土体指标取值的离心模型试验

以南水北调东线工程京杭运河八里湾船闸上闸首为原型,通过离心模型试验研究得到闸首结构在完建期工况下的结构变形以及地基反力,并依据离心试验的缩尺模型建立闸首有限元分析模型,采用参数反分析的方法拟定土体的弹性模量并进行有限元分析。将计算结果与离心模型试验值进行对比分析后得到土体指标在有限元软件中的最合理取值,可为类似地质条件的工程设计提供理论参考。     

喷水推进泵相似换算模型试验及性能研究

为了探究喷水推进泵外特性性能与推力性能之间的变化规律,基于水力机械流动相似准则设计得到与原型泵相似的模型泵叶轮,在此基础上开展模型泵的外特性试验并换算得到原型泵的外特性曲线。同时,基于CFX商业软件对喷水推进泵全三维数值计算进行求解,探究不同湍流模型下的数值计算结果和不同转速工况下能量系数KE的变化规律以表征泵的推力性能。结果表明：标准k-ε湍流模型的外特性计算结果与试验结果偏差不超过4.5%,数值计算方法可靠;能量系数KE随流量变化规律与泵效率η相似,但最优工况点存在明显偏差;对于模型泵,其最优推力效率点出现在1 600 r/min附近,这与推力的数值计算结果相一致。由此可推断,采用能量系数KE表征泵的推力特性具有一定的可行性,该方法对于喷水推进泵的设计与优化具有参考价值。     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能。分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望。     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围.实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能.分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望.     

外置式液压蓄能鱼雷发射装置缩比模型假海试验方案仿真分析

为研究及探索外置式液压蓄能鱼雷发射装置关键技术,根据相似准则,按照1:3的比例设计了该装置的缩比模型假海试验方案,并做了仿真分析。仿真结果显示,该方案能较好地反映原型机的内弹道性能。在确定相似准则后,还可以根据具体实际需要,选择不同的比例系数进行缩比模型试验。本文为外置式液压蓄能鱼雷发射装置缩比模型假海试验提供了理论依据。     

海上浮式油水置换储油舱内水中含油浓度模型试验

针对浮式平台油水置换储油舱内水中含油问题,以新型Spar钻井生产储卸油平台储油舱为原型,设计多组试验装置,开展模型试验,得到储油舱模型缩尺比、储油舱制作材料、原油物性、油水界面移动速度,以及平台运动等对储油舱内水中含油浓度的影响规律,验证油水置换储油技术用于浮式平台的可行性。     

基于模型试验的气垫船低速破冰机理研究

为探索气垫船低速航行时的破冰机理,在低温拖曳冰水池中开展了系列模型试验研究.在模型试验中,以一艘内河自航气垫破冰船为原型,分别基于弗汝德和柯西相似准则建立了合理的模型试验相似体系.结合原型结构信息和实验室条件,确定了适当的模型比尺,从而加工制作了与原型结构相似的气垫船模型.气垫船模型同样由垫升风机、气道结构、支撑结构和围裙结构四部分组成.在各组试验中,调节气垫船模型的垫升高度,在试验拖车驱动下以相同的航速穿过模型冰排,并在试验过程中使用测力传感器和压力传感器测量结构的航行阻力和垫升压力.通过细致观察气垫船模型与模型冰排的相互作用过程,结合测得的航行阻力和垫升压力,解析了气垫船的破冰过程,揭示了气垫船在低速航行时破冰的关键机理.通过试验发现,气垫船只有达到一定吃水深度时才能有效破冰.气垫船低速航行时的破冰机理是在冰下形成稳定的气腔,促使冰排在上部结构和下部高压气体的共同作用下发生弯曲破坏.     

综合集成桅杆的简化研究

针对缩尺模型制作,利用Patran软件对实船桅杆原型和简化后的模型进行数值仿真,从振动和结构刚度两个方面与桅杆原型对比,依次考虑01甲板下横舱壁、围住桅杆的各分层甲板以及分层甲板之间舱室隔板的影响,结果表明,各分层甲板以及分层甲板之间的舱室隔板对桅杆的结构性能影响较大。考虑缩尺模型制作焊接局限,对分层甲板之间的舱室隔板进行等效简化,简化后的模型与桅杆原型吻合较好。     

不规则波作用下斜坡堤越浪的数值模拟

基于OpenFOAM建立三维数值波浪水槽生成不规则波,利用体积平均的RANS方程和包含非线性项的渗流方程描述斜坡堤内部的水体流动,通过网格划分工具对斜坡堤外层扭王护面块体进行全尺度精细划分模拟,研究了正向入射不规则波与扭王块体护面斜坡堤的相互作用。模型模拟实验室尺度及原型尺度斜坡堤得到的平均越浪量分别与试验结果及按照重力相似准则换算原型结果吻合较好,所建立的数值模型可以描述实际工况下扭王块体护面斜坡堤的越浪过程。     

大型邮轮耐波性能数值与试验研究

大型邮轮乘员多达几千人,其运营安全性及乘坐舒适性至关重要,有必要对其耐波性能开展针对性研究.本文以数值模拟与模型试验相结合的方法研究某大型邮轮的相关耐波性能,数值计算应用三维线性时域势流理论,试验模型为1:55缩尺比制作的水面自航模型.首先对比分析邮轮计算结果与试验数据,验证研究方法的可靠性,然后进一步依据相关耐波性衡...     

海洋平台磁流变阻尼器振动控制模型试验

以一位于墨西哥湾的典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型.在此基础上采用模糊控制原理设计以磁流变阻尼器(MR)为控制装置的半主动控制系统.在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在规则波、不规则波作用下的减振效果进行了试验研究.试验结果表明,采用模糊原理设计的磁流变阻尼器半主动控制系统能够对海洋平台结构的振动进行有效的控制,且控制效果稳定.     

大尺度桅杆结构缩比试验中的相似关系

基于双缩尺比,将桅杆视为变截面梁,提出大尺度桅杆结构缩比试验中总体强度和振动的相似关系。应用PATRAN软件,对桅杆结构强度和振动进行数值仿真,通过桅杆原型和缩比模型的对比分析,验证相似关系的有效性。     

船舶碰撞仿真失效准则比较

失效准则作为判定结构失效的依据,对船舶碰撞仿真分析的准确性有着重要影响。基于3种典型舷侧结构缩尺模型的准静态耐撞性试验,采用等效塑性应变准则、主应变—厚度应变准则以及RTCL(Rice-TraceyCockcroft-Latham)准则对模型试验进行数值模拟,比较各准则对裂纹产生的模拟效果,讨论3种准则计算的极限撞深和吸能值与试验的误差。研究结果表明,3种准则均能取得满足工程需要的仿真精度,但相对于等效塑性应变准则和主应变—厚度应变准则,引入应力三轴度的RTCL准则能更准确地模拟不同结构的裂纹产生过程。