海洋条件下非能动余热排出系统运行特性

在海洋条件下,非能动安全系统受船舶运动的影响,将产生随时空动态变化的附加惯性力,进而导致系统的运行特性发生变化。基于自编译系统程序,建立适用于海洋条件下非能动余热排出系统运行特性分析的数学模型,分别对海洋条件下六自由度运动状态的系统运行特性进行了计算分析。研究结果表明:摇摆运动会导致系统运行参数发生周期性的波动,并削弱系统的自然循环能力,其中横摇对系统运行特性的影响最为突出;而在横荡与垂荡工况下,尽管海洋条件引入的附加力会引起系统流量波动,但对系统流量的平均值并不会产生影响。此外,研究还表明,在所分析的运动参数谱的范围内,提出的非能动余热排出系统能正常导出堆芯余热。     

摇摆对窄矩形通道内流量波动特性的影响

为了研究在摇摆工况下船舶流体系统的流量波动特性,建立摇摆实验平台模拟海洋环境,进行窄矩形通道内流量波动特性研究。结果表明,由摇摆运动引起的附加力会使流体系统的流量发生周期性的波动,且波动周期一致。附加切向压降和附加向心压降的波动振幅随着摇摆角度和摇摆频率的增加而迅速增加,然而时均质量流量随着摇摆角度和摇摆频率的增加减小。在摇摆工况下流量的相对波动振幅随着摇摆角度和频率的增加而增加,随着雷诺数的增加而减小。     

摇摆条件下船用蒸汽蓄热器放汽过程数值研究

基于两流体模型和热相变模型,结合考虑附加惯性力的摇摆计算模型,并引入指数压降放汽边界条件,利用CFX软件进行了摇摆条件下船用蒸汽蓄热器放汽过程数值计算。计算结果显示,在摇摆条件下,蒸汽蓄热器放汽压力和温度均快速降低,但摇摆运动对放汽压力和温度参数影响比较小;摇摆运动加强蒸汽蓄热器内汽水两相流体的湍流交混,诱发蓄热器压力场、速度场和温度场分布紊乱;周期性的摇摆运动导致蒸汽蓄热器水位产生剧烈的周期性波动,且波动周期与摇摆周期基本一致。摇摆模型在蒸汽蓄热器两相流数值模拟中的成功应用,可为海洋条件下蒸汽蓄热器热工水力的准确分析提供参考。     

非线性船舶摇摆与倾覆的复杂动力学行为分析

针对船舶非线性摇摆与倾覆动力学行为的复杂特性,提出一种能更好预测、避免倾覆事件发生的非线性横摇运动系统。以船舶在规则波中的线性横摇运动方程为基础,根据阻尼、恢复力矩等非线性因素,结合时滞因素,得到改进的时滞条件下的非线性横摇运动系统,改进传统线性系统在模拟船舶摇摆问题中精度不够的缺陷,构建了一种复杂非线性动力系统的新模式。计算结果表明,该方法能够得到稳定态或混沌态的相关参数,并发现了阻尼、振幅以及延迟等参数影响下运动状态的改变规律,为复杂优化问题的求解提供了有效手段。     

三维结构水中刚弹耦合运动附加质量特性分析

三维结构在水中做非定常运动时伴随着附加质量力的影响,从而其运动特性会发生一定的变化,附加质量是表征水下航行体的水动力性能的一个重要参量。基于有限元软件,根据势流理论,采用格林函数方法分别计算刚体、弹性体及结构刚弹耦合的附加质量,同时考虑各影响因素对附加质量的影响程度,对其各方面特性进行研究分析,最终得到对结构水动力研究有重要影响的结论。     

船舶发电柴油机冷却腔内沸腾两相流数值模型研究

现代船舶发电柴油机冷却系统设计趋势朝着小型化、整凑型发展,沸腾传热因高效换热能力而备受关注。本文以CFX欧拉双流体模型为基础,通过CCL语句添加用户自定义程序实现对低压系统时矩形通道内过冷流动沸腾的数值模拟。采用Kurul和Anglart修正的过冷度线性关系描述气泡直径;通过改进封闭方程以及经验式,进而改善模型计算收敛性和精度,对不同流动参数下矩形通道内过冷沸腾两相流进行实验与计算对比。计算结果表明随着壁面热流的增加气相体积分数增加;通道质量流量增加气相体积分数下降。该数值模型的建立可为真实船舶发电柴油机冷却水腔沸腾两相流分析奠定基础。     

晃荡对上升气泡运动状态影响分析

船用动力设备中气泡的运动会改变设备的换热特性,在设备晃荡条件下,气泡的运动规律变得更加复杂,严重时会影响系统的安全运行,因此需要对晃荡条件下的气泡运动行为进行分析。依托晃荡实验台架,采用高速摄影仪对静止和晃荡2种工况下的气泡运动状态进行采集,对实验数据进行分析处理,得到气泡上升轨迹和速度等参数。由对比实验分析得到晃荡工况下气泡运动的若干特性。晃荡条件下气泡运动特性可为船用动力装置存在气泡的设备的换热特性研究提供基础。     

缆控布放大型载人潜器冲击过程影响因素分析

为了对大型载人潜器下潜拉动缆绳瞬间引发的张力冲击过程进行研究,并分析相关因素的影响规律,采用集中质量法进行缆索系统建模仿真,得到缆绳张力和潜器速度变化过程.结果 表明,潜器垂向附加质量、全排水量和缆绳弹性模量对缆绳冲击张力均具有影响,但前者影响微弱,后两者影响程度较强.这3个因素均不会显著改变潜器运动特性,潜器始终处于低速状态.减小缆绳弹性模量是降低冲击张力较为可行和有效的办法.     

不同孔密度泡沫铜在不同压力下沸腾换热试验研究

以去离子水为工质,探究了不同孔密度泡沫铜在不同压力下的沸腾换热性能.实验结果表明:泡沫铜表面生成汽泡的总体积大于光滑表面生成汽泡的总体积.孔密度对泡沫铜的沸腾换热性能有很大影响,在试验参数测试范围內,泡沫铜的沸腾换热性能随孔密度的增加先增强后减弱,70PPI为最佳孔密度.相对于光滑表面,压力越大,高孔密度金属泡沫的强化沸腾换热能力减弱.     

基于ADAMS的舰载补给起重机摇摆仿真及减摇措施分析

舰载补给起重机吊运柱状箱体时,箱体会由于各种外界影响发生摇摆。针对舰载补给起重机起吊的柱状箱体在舰船摇荡、起重机启停、风载的影响下发生的摇摆进行了ADAMS动力学仿真,得到了这3种因素对柱状箱体摇摆的影响情况,以及柱状箱体在预设工况下的运动规律。改变钢丝绳数量和布置形式进行仿真,得到了不同钢丝绳数量和布置下柱状箱体的运动情况以及相对单根钢丝绳的减摇效果,为进行动基座起重机减摇、防摇研究提供了依据。     

船舶吊运机械臂海浪环境下的运动补偿控制与模拟

海洋工程领域的货物转运、吊装过程必须要考虑海浪对吊装过程的影响,主要是指海浪对船舶造成的各类摇摆、侧倾等运动,这些附加运动速度和加速度会降低货物吊运过程的稳定性,产生安全隐患。本文研究利用多自由度平台运动进行海浪影响的补偿,一方面分析船舶吊运过程的船体-机械臂运动特性,另一方面结合PID控制器进行运动补偿系统的设计,并搭建测试平台进行机械臂干扰环境下的鲁棒性测试。     

大直径多筒型基础的运动特性分析

对大直径多筒型基础通过考虑筒内气体压缩的无因次参数建立单自由度有阻尼自由振动方程,结合不同吃水下的模型试验分析筒型基础静水下的摇荡运动特性,结果表明,筒型基础结构的摇荡运动的附加质量系数都大于此前的建议值;随着吃水的增加,摇荡运动的附加质量系数都呈减小的趋势,垂荡运动的衰减系数呈增加的趋势,摇荡运动的衰减系数呈减小的趋势;相同吃水下,垂荡运动的附加质量和衰减系数小于摇摆运动的附加质量和衰减系数。     

强迫位移式门式刚架的强迫位移量确定方法

强迫位移式门式刚架中间设置摇摆柱,在柱顶与斜梁连接处设置强迫位移。不仅摇摆柱限制刚架跨中位移,而且强迫位移量产生的预应力可调节结构在荷载作用下的内力,使得内力分布更为均匀。如何确定强迫位移量是强迫位移式门式刚架的关键问题。文中建立了强迫位移量的确定准则：在竖向荷载的作用下,屋脊弯矩与梁柱连接处或斜梁跨中截面弯矩绝对值相等,构件内力分布达到最均匀状态。依据该准则及结构变形叠加原理,建立了门式刚架的强迫位移量的确定方案及计算公式,为强迫位移式门式刚架的初步设计奠定了理论基础。     

摇摆周期对板式换热通道内汽-液两相流阻力影响研究

板式换热设备越来越广泛应用于船舶换热系统,其内部结构为窄矩形通道,高功率换热条件下,可能形成汽-液两相流,汽-液两相流的阻力特性影响着换热性能。因此,在海洋摇摆条件下,竖直窄矩形通道内汽-液两相流阻力特性研究成为船舶换热方面一个研究热点。实验结果表明,摇摆角度等其他因素不变,阶段性增加摇摆周期,试验段总压力减小,压差变化频率减小,周期性明显增加。通过理论分析,摇摆周期增加,摩擦压降频率和幅值不变;重位压降变化频率减小,幅值不变;附加压降变化频率减小,幅值减小。造成总压降幅值逐渐减小,变化频率逐渐较小,周期性越来越明显。     

附加质量对水中平面板振动噪声特性的影响

在结构的生产加工和使用过程中,由于结构设计、施工工艺、使用安装及维修保养等过程中存在种种问题,导致结构的附加质量成为一种普遍存在且无法避免的现象,同时又对主体结构的声振特性存在着较大影响,因此研究附加质量对主体结构振动及噪声特性的影响具有重要的基础意义。以水中平板结构为例,对由不同分布情况的附加质量所引起的水中平面板声-振特性的变化进行数值分析。建立带有附加质量主结构的有限元模型,将其与声流体介质的瑞利积分相互耦合用于求解流固耦合问题,以获得耦合系统的响应。通过模型降阶法求解由附加质量所引起的结构模态参数变异。数值计算结果表明,不同分布情况的附加质量的影响有所不同,对于主结构声振特性的影响随频率的变化而变化。在主结构低频振动时,附加质量的影响主要反映在主结构固有频率和阻尼系数的改变上。     

航母运动对着舰引导雷达精度的影响

航母的海上运动严重影响着舰引导雷达的测量精度。为排除航母运动的影响,提高雷达测量精度,分别分析了航母的平移运动和摇摆运动对雷达测量值的影响规律,并建立相应的误差模型。通过选取合适的航母运动参数,仿真航母的摇摆姿态角,进而根据误差模型仿真航母摇摆运动对雷达测量俯仰角和方位角的影响规律。结果表明：着舰引导雷达的方位角误差与航母艏摇角成线性关系,且与纵摇角无关;俯仰角误差与航母纵摇运动高度相关;距离误差不受航母摇摆运动的影响,且与航母平移运动关系不大。     

基于VOF方法的半潜平台润滑油箱摇荡仿真分析

为探究半潜平台运动对燃气轮机机组润滑油运行状态的影响,建立润滑油箱物理模型,利用VOF方法进行润滑油摇摆垂荡复合运动仿真模拟,揭示了半潜平台燃气轮机机组润滑油摇荡运动规律。研究结果表明,对于半潜平台上典型润滑油箱充液系统,摇荡运动周期远离共振周期,润滑油箱在摇荡运动工况下液面上下起伏波动较小。润滑油泵吸油口距离液面最小距离发生在箱体摇摆到最大角度前后,最小距离较共振时有明显增加,保证润滑油泵工作在安全液位高度。     

考虑可压缩性及惯性力的油膜力研究

一般油膜压力特性研究都是基于流体不可压缩的假设,没有计及可压缩性以及轴颈惯性力对油膜压力的影响,但在瞬态冲击重载作用下,油膜压力随时间变化剧烈,而油膜密度、粘度等状态参数又是关于压力的函数,此时,油膜不可压缩性假设不再适用。另外,冲击载荷作用下轴颈本身存在很高的加速度,因轴颈高速运动而产生的惯性力也不能被忽略。可压缩性以及轴颈惯性力引入到油膜压力的数值计算,使计算结果更符合实际的物理现象。     

碰撞船舶的船体损伤对推进轴系的影响

为研究意外事故造成的船体损伤对大型船舶推进轴系的影响,设计模拟艉轴-油膜-艉部结构的试验装置,建立其动力学模型,分析船体损伤下推进轴系的运动特性及因不同损伤船体造成支撑刚度改变的轴系动力学特性,研究船体损伤之后因外力传递造成的推进轴系运动特性变化。结果表明:在船体损伤的工况下,艉部结构的运动状态会随着支撑刚度的改变而改变,同时轴系从概周期运动进入混沌运动的临界转速也会发生变化;但当支撑刚度达到一定值之后,艉轴从概周期运动进入混沌运动的临界转速趋于稳定;由于船体损伤状态的支撑刚度变化,船体碰撞力的传递也会对船舶轴系的运动状态产生影响,可能因船体损伤加剧而造成二次损伤。     

风浪流载荷下超大型海洋平台拆解船运动特性数值模拟

基于Sesam软件研究风浪流耦合载荷下超大型海洋平台拆解船的运动特性,并重点探讨了举升臂及载荷方向的影响规律。首先,基于HydroD频域分析模块得到波浪载荷下拆解船运动特性;在此基础上,将频域分析得到的拆解船运动传递函数及附加质量等导入Sima时域分析模块,并同时考虑风和流载荷的影响,得到风浪流耦合载荷下拆解船运动特性。数值计算结果表明:安装举升臂后拆解船在波浪载荷下的横荡、横摇及首摇方向上运动幅值会显著增大;举升臂导致船体结构具有不对称性,风浪流载荷从压载箱侧加载时拆解船运动幅值相对较小,为保证作业安全性,应尽量保证载荷从压载箱侧加载。