仿驼背鲸减摇鳍升力数值计算

驼背鲸鳍的前缘突出部有利于鳍上的升力提升.提出了一种模仿驼背鲸前鳍的减摇鳍,这种鳍型的前缘有正弦形的突出部.借助计算流体力学软件FLUENT,对这种模仿驼背鲸前鳍的新型鳍型进行了数值模拟流场计算,并与相同几何尺寸的标准NACA0015减摇鳍所测得的水池实验数据进行了对比,发现采用了前缘有圆形突出部设计的新型减摇鳍在相同条件下能提供更多的升力.对升力的增加机理进行了简要的分析.     

零航速下的船用多功能翼水动力分析

为了研究船用多功能翼在零航速下水动力特性和展弦比效应,采用计算流体力学(CFD)软件和动网格技术对其进行三维水动力仿真。船用多功能翼根据荷兰Rotor Swing公司推出的可伸缩尾翼稳定器产品WING Stabilizer建立的几何模型,分析其在不同展弦比、攻角和摆动周期下的升/阻力特性。仿真结果表明,对于翼面积为0.5 m²的船用多功能翼,在3～5内选择其展弦比,能在提高升力的同时,产生较小的阻力。因此可以认为多功能翼与常规减摇鳍对不同,过大的展弦比会降低鳍的升阻比。     

零航速下变鳍型减摇鳍升力模型研究

升力数值的大小直接影响零航速下船舶减摇效果。为产生足够升力实现船舶在零航速下的有效减摇,提出了基于变形鳍的零航速减摇鳍设计方法。基于势流理论和旋涡作用力理论对变鳍型减摇鳍在零航速下升力进行分析,给出了升力解析表达式。通过计算流体力学软件Fluent对变鳍型减摇鳍进行升力数值计算。最后将Fluent计算结果与解析表达式结果对比,升力值基本吻合,验证了该种升力分析方法的正确性,为零航速下减摇鳍的设计提供了理论支持。     

零航速减摇鳍水动力特性分析

分析零航速减摇鳍的升力模型和力矩模型,探讨正弦运动的鳍产生最大升力和最大转鳍力矩与转鳍速度的关系,经对比发现,同一鳍角幅值转鳍下任一时刻升力的大小与经过该点的角速度的平方成正比。为此,采用通用CFD软件计算方法,验证理论模型的规律,在数值仿真的基础上,拟合升力公式和力矩公式的各个系数,并将实船试验转鳍力矩与仿真结果进行对比,结果表明仿真结果能较好地反映实际转鳍力矩的变化规律。     

升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因.讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性.在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号.以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究.仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高.     

基于ANSYS的复合材料帽型骨材结构优化及等效研究

建立无芯材、含PUR芯材、PVC芯材三种结构的复合材料帽型骨材有限元模型,分别采用梁单元和壳单元模拟帽型骨材加筋梁,在满足相应的约束条件下,对帽型骨材加筋板结构的有限元模型进行优化分析。结果表明,对于局部结构的有限元模型,骨材中的PUR和PVC泡沫芯材可以不计;建立整船模型时可用梁单元代替壳单元模拟帽型骨材加筋梁;运用ANSYS的APDL语言编程进行帽型骨材加筋板架优化分析,实现了目标最优。     

升力/鳍角综合控制减摇鳍的研究

理论上升力反馈控制减摇鳍可屏蔽鳍角反馈控制减摇鳍在鳍角与升力计算中的映射误差,但在实际应用中,升力鳍系统的升力检测问题和传感器的安装问题存在一些技术难点,并不能达到理论上的减摇效果。升力/鳍角综合控制减摇鳍系统应用了信息融合技术,综合了升力和鳍角传感器所提供的局部信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号的相对完整一致的描述。建立了系统的模型,并用该控制方法对系统的融合和减摇效果进行了仿真。结果表明,这种控制系统在各种海况下都能达到减摇要求,而且减摇性能也好于单独使用鳍角反馈和升力反馈的控制系统。     

激光焊接夹层甲板板格强度计算的子模型方法

提出了基于有限元软件ANSYS的激光焊接钢质夹层甲板板格结构强度计算的子模型方法。分别对考虑激光焊接焊缝缺陷的I型夹层板格结构的壳单元计算模型和体单元子模型进行强度分析,并与全部体单元模型的芯层与上下面板连接处及面板中部处应力分布计算结果进行对比,验证壳单元计算模型和子模型方法用于计算夹层甲板板格强度的正确性。计算结果表明,对强度特征关注区域,可建立多个体单元子模型,确定子模型边界影响区域范围,从而可较为准确地评估夹层甲板板格结构强度特性,包括焊缝处应力分布。壳单元计算模型可获得较为精确的板格变形值,但无法考虑激光焊接焊缝缺陷,获得的焊缝处最大应力值明显偏小。     

我国最小减摇鳍研制成功

目前国内最轻、最小的减摇鳍装置日前在七0四所在其专利产品——轻小型减摇鳍的基础上研制成功。结构上采用一台机组控制一对鳍，应用电液比例控制技术，具有体积小、重量轻、可靠性高操作简便的优点。在鳍组设计上，摒弃了以往的非收放式减摇鳍的鳍轴主轴套筒镶嵌在鳍的外板中，而采用了主轴套筒与鳍外板焊接为一体，鳍外板与主轴套筒线型一致，解决了因鳍面积小而无法装配鳍轴的难题，具有航行阻力小、减摇效果好、升力大、功率小、抗污染强的优点，更适用于公务艇、游艇、巡逻艇等高速小型船舶。     

减摇鳍与船体的适配性数值模拟

利用计算流体力学方法对减摇鳍与船体之间的适配性问题进行研究。利用零航速减摇鳍的参数以及某型驱逐舰的船型型值表,分别建立在敞水条件下的减摇鳍模型以及加上减摇鳍的船体模型。首先,仿真分析在中、高航速下敞水条件的减摇鳍与受船体约束减摇鳍的静态水动力特性。其次,利用动网格技术分别分析在中、高航速和低航速下敞水条件的减摇鳍与受船体约束减摇鳍的动态水动力特性。计算结果分析表明：静态仿真时,虽然受船体约束减摇鳍的失速角没有敞水条件下的减摇鳍大,但在同样的攻角下,其升力系数却有较大的提高;在动态仿真中,无论是在中、高航速还是低航速下,受船体约束减摇鳍拍击产生的升力都要比敞水条件下的减摇鳍大,但同时产生的阻力以及所需的转鳍力矩也有较大的提高。     

特种减摇装置的升力模型优化

减摇鳍是一种特种减摇装置,它在船舶减摇装置中占有重要地位,本文首先对低航速减摇鳍在水中运动所受的作用力进行分析。其次,利用计算流体力学仿真软件Fluent对减摇鳍在低航速状况下进行仿真分析,并利用Matlab拟合出低航速减摇鳍的动态升力模型。最后,对拟合出的动态升力公式进行验证。结果分析表明:拟合出的动态升力公式可以很好的反应减摇鳍在低航速海况下进行主动拍击过程所产生的升力,可以为舰船在低航速海况下设计减摇控制系统提供一定的参考。     

带有大开口的玻璃钢游艇舷侧夹层板架结构强度分析

为了避免玻璃钢游艇在角隅区域产生疲劳裂缝,对船体结构造成危害,需要对该部位进行强度校核。在研究玻璃钢游艇的基础上,用ANSYS软件建立大开口舷侧板架有限元模型,采用层合壳单元处理复合材料和复合材料夹层结构并计算分析其结构强度,试航结果表明,计算结果可靠。     

大跨径悬索桥高温下屈曲失稳破坏研究

以某大跨径悬索桥为工程依托,利用有限元软件ANSYS,采用全桥为杆系结构,跨中节段为空间精细化板壳实体单元的方法进行建模,得到了桥梁力学分析模型,计算获得了高温下桥梁结构的应力、挠度等关键力学指标。基于钢材板件屈曲原理,推导出高温下钢材板件屈曲应力计算方法,结合有限元计算模型获得了悬索桥高温下屈曲失稳时间,为悬索桥抗火设计提供了技术依据。     

减摇鳍襟翼鳍型流噪声仿真计算研究

针对一种典型船用收放式减摇鳍产品鳍翼进行水动力噪声仿真计算研究,获得鳍翼水下辐射噪声预报结果、襟翼鳍水下辐射噪声变化基本规律和定量数值仿真预报结果,为船舶噪声设计和设备使用提供参考依据.     

基于数值波浪水池的柔性浸没短板流固耦合研究

浸没于水中的柔性板壳可作为水下防波堤、波浪能装置等海洋工程结构的简化模型。论文基于Stokes五阶波浪和人工阻尼消波理论对软件ANSYS Fluent进行二次开发，在构建的数值波浪水池中，对柔性浸没短板的有限元结构模型进行双向流固耦合计算。改变板壳结构刚度、沉没深度等参数，分析短板的水弹性振动和波浪的透射系数。仿真结果表明，短板在特定的板壳结构刚度和沉没深度下会发生共振，并能有效反射波浪。搭建的双向流固耦合计算平台能对复杂的流固耦合现象准确地仿真，为研究柔性浸没短板与波浪相互作用提供可靠的工具。     

板壳模型在整体现浇板设计中的应用

为了研究板壳模型在整体现浇板桥设计中的应用,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立板壳模型,计算得出相对于等效梁格法更为精确,更为接近实际情况的结果。并根据提取板单元的纵横向弯矩以及主弯矩进行配筋设计。板壳模型的计算结果既包括了结构的整体受力效应,又包括了结构的局部受力效应,因此对计算结果要进行局部削峰。     

机电作动器(EMA)驱动转鳍机构的研究

减摇鳍是人为减小船舶在海浪中横摇最通用、最有效的方法,现今减摇鳍转鳍驱动机构绝大部分利用的是电液伺服作动系统。与电液伺服作动系统,甚至与电动静液作动器(EHA)相比,机电作动器(EMA)具有结构简单、可靠性强和效率高等诸多优势。以现有GJB2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

基于流固耦合的减摇鳍鳍翼力学性能分析研究

采用Fluent和有限元软件Ansys对某鳍翼外部流场和结构响应进行了流固耦合分析,其中流场计算采用k-ω湍流模型和RANS方程,结构计算采用弹性力学结构力学方程。通过变形和应力分布表明:在流固耦合作用下,鳍翼最大位移发生在翼梢部,鳍翼根部接触处存在明显应力集中现象。     

基于MATLAB的减摇鳍收放过程力学特性仿真

介绍了伸缩式减摇鳍装置收放机构的结构组成,建立了收放机构在收鳍过程的力学模型,并采用三弯矩方程建立了解算方程组,最后通过MATLAB进行仿真,得到收放力等各项力学特性值的变化趋势和极值。结果表明,随着鳍收进的位移增加,收鳍力先减小再增大,当鳍即将完全收入鳍箱时,需要的收鳍力具有最大值。从而解决了伸缩式减摇鳍收放机构研制中的力学问题。     

潜艇耐压液舱结构应力分析的有限元法

讨论了潜艇耐压液舱结构应力的有限元解法；给出了中心对称，单跨板壳单元，半跨组合单元、四跨板壳单元，半舱板壳单元等五种力学模型和相应的典型算例；指出了在初步设计阶段可用简单的中心对称力学模型，在详细设计阶段应用四跨左右的板壳单元力学模型来计算耐压液舱结构中的应力。