舰船住舱气流组织数值模拟

本文采用计算流体力学模拟方法,针对舰船的典型住舱,比较分析了不同布风器对于舱室内气流组织的影响。仿真结果表明,在冬季,采用带孔槽的布风器能够有效提高住舱下层床铺的温度,使其基本达到18℃的要求,并保持床铺区域的风速不超过0.3 m/s;在夏季,一般布风器和带孔槽的布风器都能使得室内的温度达到设计规范所要求的27℃,而风速超过0.3 m/s的区域主要集中在人员不常停留的布风器正下方。     

舰船破舱进水过程时域模拟

舰船破舱进水过程的时域模拟是解决未来舰船破损沉没时间预报、可供救援时间预报、救援措施选择等诸多新挑战的惟一可行方式。目前国内对舰船破损稳性的研究并没有涉及舱内空气对进水的影响。本文对破舱进水过程时域模拟的研究方法进行了探讨。应用Fluent软件对大量二维及三维计算模型进行了破舱进水的时域模拟;探讨空气流对进水过程的影响。对船舶破损口处进水速度的变化进行讨论和探讨。得到结论:在特定情形下,对于空气流的计算模拟必须考虑在内,并且提出了1种减少计算域的研究方案。这些探讨对破舱进水时域模拟研究方法的选择有一定借鉴意义。     

挖泥船装舱数值模拟

挖泥船在施工过程中大量泥沙不断进入舱内。如果泥沙装舱过程控制不合理,容易造成挖泥船失去平衡,影响施工进度,甚至发生安全问题。同时,船舱出口在向外排水,一部分泥沙跟随水流流出舱外,造成溢流损失。合理安排装舱操作流程是保证施工安全和减少溢流损失的关键。通过采用MIKE 3 HD和MT模型模拟泥沙进入舱内的运动过程,计算分析不同工况下的舱内泥沙分布和装舱容积曲线。结果表明,MIKE 3模型可以很好地模拟泥沙装舱过程,并且计算速度快,可以用于辅助挖泥船施工操作的事先控制。     

液舱晃荡的数值模拟

随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满液舱的晃荡问题变得非常重要,成为一个重要的研究课题.文章采用VOF法对部分充满液舱的晃荡进行了数值模拟.结合动网格技术,针对二维矩形舱和三维立方体舱及薄膜型舱进行了计算.并将相关的横向力、波高和压力曲线与试验结果作对比,吻合较好.验证了此法的可行性和有效性.     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

  目的  为比较不同送风方案对居住舱室空气环境的影响,  方法  采用计算流体力学技术对四人居住舱室内的空气环境舒适性进行数值研究。分析气流组织分布的评价指标,对夏季工况下舱室模型的风速、温度、相对湿度、PMV值和CO₂浓度进行模拟计算。通过对比不同送风方案的模拟结果,研究送风角度、送风温度和送风量对舱室内气流组织热舒适性及空气品质的影响。  结果  研究结果表明：送风角度分别取30°和45°时对模拟结果影响较小;降低送风温度并减小送风量虽然会导致舱室内空气湿度相对较小、CO₂浓度较高,但均可满足设计要求,且综合考虑气流组织的评价指标,研究的方案能提高舱室气流组织热舒适性。  结论  \t\t 研究结果对居住舱室送风口布置具有一定的指导意义。     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

针对舰船舱室空调系统的末端形式不同于民用建筑空调系统末端形式的特点,提出对采用布风器方式的舰船舱室的气流组织形式进行研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立实船典型两人舱室的数值试验模型,根据舰船的实际边界条件对该舱室夏季设计工况和冬季设计工况下的气流组织进行数值模拟计算,并对典型截面的速度场及温度场进行分析。模拟结果表明:在夏季设计工况下,虽然布风器周围风速较高、温度较低,但舱内人员活动区域速度场分布较均匀,舱内风速小于0.3 m/s,温度场分布也较为均匀,温度约为26～27 ℃;在冬季设计工况下,除布风器周围风速较高、温度较高外,舱室大部分区域风速较低,小于0.2 m/s,温度约为20 ℃。无论是夏季还是冬季设计工况,采用布风器末端形式的典型两人舱室人员活动区域内的气流速度及温度均满足舒适性标准要求,结果验证了该典型舱室空调系统布置的合理性。

     

LNG船液舱晃荡数值模拟

为了研究船的液舱晃荡问题,基于CFD软件Fluent,计算、分析了LNG实船液舱内液体的三维晃荡特性.首先通过与试验数据的比较,验证了三维数值模型的正确性,分析了网格等要素对监测壁面压力的影响.其次通过数值模拟,分析了舱长变化对液体晃荡的影响,说明了三维研究的必要性.最后对LNG船的液舱晃荡进行了三维数值模拟.结果表明,数值计算模型可行,能准确揭示晃荡中的各种现象.     

三维弹性液舱晃荡数值模拟

文章建立了弹性液舱晃荡的数值计算方法。结构域采用有限元法进行离散,流体域的控制方程则采用有限体积法进行数值离散,结构域和流体域之间通过ALE法实现耦合。文中以31.6万吨VLCC实船的液舱简化模型为研究对象,基于MSC.Dytran对液舱内的晃荡载荷以及与弹性液舱的耦合作用进行了计算。首先将舱壁刚化,晃荡载荷与其它CFD计算结果进行比对,验证了计算方法的可行性及正确性。然后在此方法的基础上,模拟了三维弹性液舱内液体的晃荡,以研究外界激励、装载率等参数变化对晃荡载荷与响应的影响,揭示了弹性液舱内液体的晃荡特性。     

弹性液舱液体晃荡数值模拟

以流体的连续方程、N-S方程与结构动力学方程为控制方程,利用动力学软件ANSYS14.0,模拟二维矩形液舱与三维棱形液舱液体晃荡现象,用VC++语言编写矩形舱壁变形运动的响应程序,分析二维矩形液舱舱壁变形对晃荡压强的影响;利用System Coupling模块实现三维棱形弹性液舱晃荡的双向耦合;通过提取监测点处压强,对比压强的时间历程,分析了不同板厚、不同材质对晃荡载荷的影响及不同监测点处压强变化特点。     

空中爆炸下舰船动态响应数值模拟

运用非线性动力有限元软件MSC.DYTRAN,计算了空中非接触爆炸冲击波作用下舰船动态响应过程.冲击波的计算结果与经验公式吻合良好,表明计算结果是合理的.在此基础上,分析了船体结构的应力情况,能量吸收和冲击环境,得出相关结果,对舰船的抗爆设计具有一定指导意义.     

水面舰船附近气泡运动数值模拟

当气泡在自由面和水面舰船附近运动时,两者的存在均会对气泡脉动产生影响。基于不可压缩势流理论,采用边界元方法对边界积分方程进行求解。针对建立自由面需要大量的网格,且处理自由面与水面结构交界面时数值不稳定,采用考虑自由面效应的格林函数取代基本格林函数,通过与自由面附近气泡轴对称模型的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。通过对舰船结构附近的气泡运动射流特性进行模拟,发现当药包在舷侧和自由面附近爆炸时,气泡射流可能不会完全作用在舰船上,自由面效应的存在削弱了气泡的打击能力。     

舰船用高温轴流风机冷却数值模拟

以某舰船用高温轴流风机为研究对象,采用计算流体力学和数值传热学手段对该风机冷却风道的流场与电机外壳表面的温度场进行数值模拟,数值模拟结果可为高温轴流风机冷却系统的设计提供参考。     

舰载导弹发射舱火灾数值模拟研究

舰载导弹垂直发射舱的热安全性始终是影响发射系统安全的一个最重要的因素,研究发射舱的火灾问题能够对导弹所处的热环境进行预估,从而为发射舱安全性的研究和设计提供理论依据。文中分析了舰载导弹共架垂直发射舱的火灾情况,并在此基础上建立了火灾数学物理模型。选取2种典型起始温度和2种典型火源进行了数值模拟计算,计算结果能够正确反映发射舱发生火灾时其内的温度—时间变化规律。研究具有工程参考和实际应用价值。     

LNG船液舱晃荡的数值模拟

随着海上液化天然气开采和卸载的发展，LNG船非充满舱的晃荡问题已成为一个重要的研究课题。基于流体体积（VOF）法描述晃荡流场的自由面，结合动网格技术，建立了适合不同几何形状的液舱晃荡数值模拟的计算方法。首先针对二维矩形舱和三维立方体舱及薄膜型舱进行了计算，并将相关的横向力、波高和压力曲线与试验结果作对比，吻合较好，验证了此法的可行性和有效性。然后，对三种不同类型的LNG液舱模型（球形舱、圆柱形舱和薄膜型舱）分别进行了系统的晃荡数值计算与分析，将三者的力、力矩、压力计算结果以及自由液面形状进行了比较分析。结果表明，三种液舱模型在晃荡过程中的结果和现象十分类似，通过对液舱在晃荡过程中的受力和舱室容积的综合衡量，作为一种LNG船的新型舱室，圆柱形舱室是很有发展前景的。     

舰船与其通信天线系统的数值模拟

以舰船上的通信天线为研究对象，应用网格模型分析法和矩量法对其进行计算，给出了求解复杂天线问题的一般思路。基于Pocklington积分方程和Galerking法，采用分段正弦函数展开，计算得出此类天线的输入阻抗和辐射方向图，并与无限大导体平面上的天线进行了比较。计算结果反映出了船体对舰船天线本身的影响。     

水面舰船双层结构水下抗爆特性数值模拟

在充分调研国内外相关文献的基础上,选取当代海战中普遍使用的水下攻击武器以及大型舰船典型双层结构为研究对象,通过非线性有限元程序LS-DYNA,对水面舰船双层结构水下抗爆特性进行数值模拟,分析各层结构在遭受水中兵器接触爆炸时的破坏模式并得出结论：采用所使用的材料模型及网格划分方法所得的结果与经验公式相符,具有良好的工程精度;底部破坏具有明显的网格状,破口受强力构件的限制,沿着强力构件裂开,花瓣状不明显;应力集中区域表现在内外底板间强力构件与内外底板的交接处,特别是龙骨等结构处。在此基础上,从吸能效果的角度计算各层结构的吸能比例,结果显示,在接触爆炸作用下,船底内、外底板间结构是主要的吸能结构,其吸收能量大于内、外底板。     

舰船舱室内部爆炸的数值模拟研究

反舰武器战斗部在舰船舷侧防护结构内部爆炸将造成舱室的严重破坏,数值模拟是分析结构在爆炸载荷作用下破坏情况的有效手段之一.舱室内部爆炸的数值模拟涉及到冲击波传播、多个流场与结构的耦合、结构的变形与破坏.文章基于MSC.Dytran软件平台,实现了舱室内部爆炸的数值模拟.研究表明,在舱壁开口有利于减小舱室角隅处的汇集压力,保护舱室结构.同时,爆炸产生的二次破片对舱室结构能产生进一步毁伤效果.     

舰船集成式换热器壳程流场数值模拟

由于受尺寸重量限制,舰船换热器对集成优化设计水平要求较高。为实现这一目标,在设计中经常同时采用数值模拟和试验验证2种方法,特别是数值模拟由于其具有高效、精准和低成本优势,使得其在换热器设计中应用越来越广泛。本文在对某型集成式换热器合理简化基础上,构建了相应的数值分析耦合传热模型,完成了换热器壳程流场和温度场数值仿真,仿真结果显示换热器流动区域中换热比较均匀,折流板强化换热效果显著,但其也相应增加了壳程流动阻力。本文研究为换热器性能进一步提升奠定了良好的技术基础。