三圆柱体附连水质量的数值计算

研究船舶总振动时，单体船及双体船的附连水质量已经有了计箅公式，但是针对多体船（如三体船）的总振动，国内外的研究甚少。随着三体船的需求增加，需在设计时对其总振动进行预报。正确预报三体船的振动，需正确计算参与振动的附连水质量.介绍采用CFD软件Fluent数值计算三圆柱体附连水质量的简便方法，通过计算得出三圆柱体附连水质堪随间距变化的规律，得出三体船垂向振动的单位长度的附连水质量，为三体船的总振动计算提供了依据.     

基于动网格的双圆柱体附连水质量的数值计算方法研究

介绍采用CFD软件Fluent数值计算双圆柱体附连水质量的简便方法。该方法计算出的附连水质量与试验值相比有较好的精度,可以推广于多体船总振动的附连水质量的计算。     

有限水域棒束附连水质量规律试验研究

本文对一个水箱内不同位置插入试验棒的模型进行试验研究。试验包含对棒的水平激振试验和对基座的水平冲击试验两部分,试验得出棒各阶附连水质量与其在无限水域中各阶附连水质量的比例系数,激励垂直于边界时,棒距边界距离越大附连水质量越小,平行时影响不大;激振试验中激励与两棒轴线共面时,附连水质量随棒间距增大而减小,且随棒数增多而变大,垂直时影响不明显;冲击试验中因两棒做同相位振动,故共面时附连水质量随棒间距增大而增大,垂直时相反。随着距离进一步增大,上述所有状态最终都趋于无限水域中单棒附连水质量。     

计及流体效应的三体船流固耦合自振特性

采用有限元法和边界元法比较分析三体船结构的流固耦合振动问题,探讨深V型、浅吃水侧体的附连水质量对三体船总振动特性的影响。通过对全船三维结构有限元模型进行纯数值计算,获得三体船结构在无限域流场中的湿模态特性。研究发现,计及流体效应后的三体船自振频率比干模态频率明显降低,首部水平振动与尾部扭转振动的耦合振动在高阶模态中较为突出,侧体的附连水质量对三体船垂向和水平振动影响较小。     

基于振动测量的刚体附连水质量研究

为研究刚体附连水质量及其影响因素,本文提出一种基于测量自由振动固有频率的方法测量附连水质量,并设计实验装置研究不同工况下刚体振动频率、刚体浸深、水域宽度与深度对附连水质量的影响。实验结果表明,附连水质量随浸深及水域深度的变化规律与刘易斯法结果相近,水域越窄,附连水质量越大。在此基础上提出水中垂振刚体附连水质量的窄航道修正系数,对刘易斯法进行修正,修正后的计算结果与实测数据趋势一致,误差在可接受的范围之内,该结论对估算船舶附连水质量有一定的参考意义。     

半潜船振动特性

利用Patran软件建立某半潜船有限元模型,应用Nastran软件的Lanczos方法计算此半潜船在不同载况下船舶总体垂向振动各阶模态。将计算得到的各载况下固有频率与该船主机和螺旋桨激励频率进行比较得出此半潜船振动性能良好。附连水质量对于半潜船各载况下的固有频率有十分重要的影响,因此将以源汇分布法为代表的数值计算方法与刘易斯法为代表的经验公式方法进行验证和对比,得出半潜船下潜状态的附连水质量计算应该应用数值计算方法的结论。本文对于半潜船振动设计预报及附连水质量计算具有一定的参考意义。     

Green函数法计算船底板振动的附连水质量

本文用Green函数法计算了船底板在理想流体中弹性振动时的附连水质量系数。在计算中用连续板的概念考虑了相邻板格振动时的流体动压力影响,结果表明这和仅考虑一单独板格振动时的流体动压力影响有很大差异。文中给出了板格边长比从0.2到1.0的船底连续板的附连水质量系数以及四周简支和四周刚性固定的矩形板的附连水质量系数,并与H.H.,K.C.Kim以及解析解的结果作了对比和分析。     

无限长圆柱壳附连水质量与波数的关系

本文以浸在无限域流场中无限长圆柱壳的自由振动为例，利用势流理论，导出了附连水质量与壳体弯曲振动的轴向和周向波数的关系，并证明了附连水质量解法与精确解法的统一性，从而提出模态附连水质量的概念。     

螺旋桨附连水效应的数值计算方法研究

在船舶推进轴系振动和校中计算分析中,螺旋桨在流场中引起的附连水效应是一个很重要的参数。但实际计算中,螺旋桨附连水效应一般用其自身转动惯量和质量乘以一个经验系数来得到。针对该不足,文章介绍了分析螺旋桨附连水效应的稳态谐响应数值计算方法和常用经验公式。通过对一个多用途船的螺旋桨附连水效应进行数值计算,并与经验公式的估算结果进行对比分析,误差均在合理范围内,验证了该数值方法的可应用性。     

应用奇点法计算流体对结构振动的影响以及关于附连水质量的相似关系

本文把流体力学奇点法与结构有限元法相结合,计算流体对结构振动的影响。这种方法用结构浸水面上的边界元代替流体所占空间内的流体元,可以大大节省计算机容量和减少计算机时。本文还分析了附连水质量计算中的相似关系。文中得出的这些关系使得有可能应用奇点法和有限元法的计算结果为一些较复杂形状的结构得出简便而实用的附连水质量计算公式。文中给出了应用作者所编计算机程序计算附连水质量和水中结构固有振动频率的实际例子——不同浸水情况下的平板、带弹性防挠材的板、实船底部板格以及船舶艉部立体舱段。计算结果与试验结果进行了比较,二者基本符合。     

弹体出水附加质量计算及对阻尼系数的影响分析

给出了水下结构刚体运动、弹性振动引起的附加质量的计算方法;考虑水下结构运动产生的附加质量是随时间变化的量,给出了计及这种变化的结构运动方程,由此得出变化的附加质量所引起的阻尼系数的改变项。在此基础上以弹体出水过程为研究对象,计算了出水过程中结构附加质量随时间的变化情况,同时得出弹体附加质量的变化所引起的阻尼系数的改变量。计算结果表明：附加质量在水深和自由液面附近变化平缓,结构在二者之间运动时变化显著,且由此引起的阻尼系数的改变量不可忽略。     

海上三体风电运维船阻力和运动性能综合研究

结合海上风电运维船的使用要求和三体船型特点,确定小型高速三体风电运维船船型,并寻求特定海况下阻力性能和运动性能优异的侧体布局方案。基于CFD计算静水阻力和规则波中迎浪增阻与运动响应,并预报不规则波中运动有义值和阻力值。通过比较表明,主、侧体艉部对齐时三体运维船的综合性能最优。从而为海上三体风电运维船的设计和性能预报提供参考。     

无航速三体浮驳水动力特性频域分析

为了研究不同工作条件下无航速三体浮驳的水动力特性的变化规律,根据势流理论和波浪的辐射/衍射理论对无航速三体浮驳的水动力特性进行了分析,并以某三体浮驳为例应用水动力计算软件AQWA对其在不同工况下进行了水动力计算。分别求得了该三体浮驳在不同水深、不同吃水深度时的附加质量、附加阻尼、不同波向下的波浪激励力和幅值响应算子随波频的变化曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,水深对三体浮驳附加质量、附加阻尼、波浪激励力和幅值响应算子均有较大的影响,特别是在低波频时影响较为显著;水深大于20倍吃水深度后三体浮驳的水动力系数可按照无限水深进行近似计算。吃水深度对三体浮驳纵荡和横荡幅值响应算子几乎无影响,对垂荡和纵摇幅值响应算子的影响较小,对横摇和艏摇幅值响应算子的影响较大。     

三体船总振动简化预报研究

三体船的结构与常规船差别很大,其总振动呈现有别于常规船型的振动特性。针对某型三体船进行总振动分析,先采用三维有限元法进行预报,再采用迁移矩阵法进行简化预报,探讨了三体船模态计算时的片体刚度缩减。结果证明,只有采用整船三维有限元法才可获取三体船复杂振动特性。但在设计的早期阶段,可将片体刚度按一定比例合并至主体中,再采用迁移矩阵法预报,进而快速进行三体船振动模态预报,同时预报误差可控制在较小范围内,有利于设计的早期阶段进行结构设计方案论证分析。     

Second-order perturbation added mass fluctuation on vertical vibration of tension leg platforms

Total motion in waves can be considered as a superposition of the motion of the body in still water and the forces on the restrained body. In this study the effect of added mass fluctuation on vertical vibration of tension leg platforms (TLP) in the case of vibration in still water for both free and forced vibration subjected to axial load at the top of the leg is presented. This effect is more important when the amplitude of vibration is large. Also this is important in fatigue life study of tethers. The structural model used here is very simple. Perturbation method is used to formulate and solve the problem. First- and second-order perturbations are used to solve the free and forced vibrations, respectively.     

考虑流固耦合影响的水中桩基结构振动特性分析

水-结构的耦合振动是一个比较复杂的问题,在设计中,只有考虑水体对结构基频及阻尼比等振动特性的影响,才能使结构设计更为合理、可靠。以往研究多分析水体的附加质量效应对桩柱基频的影响,对水深、桩径、上部结构等因素的影响尚缺乏进一步的研究,对水体的阻尼比增大效应也缺乏定量分析。鉴于工程的需要,利用有限元分析软件ADINA建立水体-桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,对流固耦合作用下结构的基频和阻尼比进行计算,分析多种因素对水中结构振动特性的影响,并给出水体产生的阻尼比推荐值。结果表明,水体会引起结构基频降低及结构阻尼比增大,流固耦合作用对振动特性的影响不容忽视。     

滑行艇尾部结构的模态分析和响应预报

针对某滑行艇尾部结构振动问题,建立尾部结构三维有限元模型,应用MSC.Patran/Nastran软件对其进行模态分析和响应预报。其中,采用虚拟质量法模拟流体与结构相互作用来计算附连水质量;运用瞬态响应分析方法计算螺旋桨脉动压力引起的尾部结构振动响应。通过分析获得该艇尾部结构的振动特性,为结构减振设计提供依据。     

环形阻振质量隔振降噪的实船应用研究

阻振质量与传统减振器的减振机理有很大不同,属于刚性减振器.从工程应用的角度出发,分析阻振质量对振动波传播的影响,采用有限元法探讨环形阻振质量带的阻振特性,分析不同矩形截面形状和不同圆环形状参数对阻振质量隔振特性的影响,最后将环形阻振质量引入双层壳复杂船舶动力艇舱,对环形阻振质量的减振效果进行数值分析.结果表明,阻振质量能有效降低船舶动力舱段的振动及声辐射,为实际水下航行器减振降噪设计提供了新的思路.