沉船打捞作业时域内吊缆张力计算

应用水动力学分析软件AQWA对静水中打捞沉船的一个过程进行动态模拟,并基于时域响应分析方法,计算得到不同沉船重量及不同收缆速度对应的时域吊缆张力。结果表明:沉船打捞收缆速度较低时,若船舶所受浮力与浮吊船收缆速度一定,则浮吊船收缆之后的钢缆张力将随着沉船重量增加而增加;沉船重量只改变钢缆张力的大小,不影响钢缆张力在时域内的变化趋势;在绞缆机"突停"时,浮吊船的吊缆张力会达到最大值,因此,在对打捞钢缆进行选型时,需要考虑绞车突停的情况而加粗钢缆尺寸。     

并列双立管涡激振动特性的数值和实验研究

为了观察并列双立管涡激振动中尾流及升阻力的变化情况,采用CFX数值模拟和实验相结合的方法对单立管及中心间距为2~8倍直径的并列双立管进行研究,CFX计算时考虑流固耦合的作用。结果表明:在间距为3倍立管直径时升力幅值出现最大值,此时两立管拖曳力一致,升力相位差为180°,且此时尾流叠加区域产生了一个与涡泄频率一致的速度变化场,导致立管的拖曳力周期与升力周期相同;随着间距的增加,一侧立管运动轨迹从椭圆形向8字形转变,可见低倍立管间距时,立管间的相互作用明显,随着距离的增大,影响将逐渐减弱。因此立管设计安装时中心距离应远离3倍直径,最好在8倍直径附近比较安全。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大；当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1，含冰率4%~30%时，局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

叶顶间隙与轴向间距耦合对喷泵流场影响的数值分析

以某艇用喷泵为研究对象,取1mm和1.5mm两种叶顶间隙以及5.6mm、11.2mm、16.8mm三种叶轮-导叶间距耦合,采用剪切应力湍流模型基于CFX软件进行多种流量工况下的流动模拟,分析不同耦合情况对喷泵流场的影响。结果表明:不同的耦合情况均对流场产生明显影响。耦合情况为1-16.8时,喷泵效率最高达到85.08%,相对提升4.44%;耦合情况为1.5-5.6时,吸力面负压区域减少,有利于叶片表面静压分布,但叶轮区域内泄漏流与主流的混渗效应加强;叶顶间隙变大会削弱轴向间距变化对叶顶间隙压差造成的影响。文章从耦合的角度分析,较仅考虑单一因素更为全面。分析结果对于喷泵设计及使用过程中性能变化的分析有一定参考价值。     

船舶表面高压水射流清洗实验与仿真

为优化高压水射流参数对水射流清洗效率的影响,选用Mixture两相流模型借助fluent软件对不同压力和靶距下水射流压力场与速度场进行计算,对水射流参数与清洗效率的对应关系进行仿真分析,并使用与仿真相同射流参数开展清洗实验进行验证。结果表明,射流动压与半径随压力、靶距变化明显,射流动压随靶距增加而减小;射流清洗半径随靶距增大而增大、随压力增大而减小且趋于一定值;清洗效率最高的射流参数:靶距70 mm时,最优清洗压力为60 MPa;入口压力为20 MPa时,水射流最优靶距应在30 mm。通过实验观察到不同靶距下清洗半径变化趋势与仿真结果高度吻合。     

基于数值计算的蒸汽管路支管与双弯头流噪声预报

运用有限元仿真软件对蒸汽管路中支管与双弯头相连的局部管路进行流噪声计算,分析支管与双弯头的间距对速度、压力和声功率级分布的影响规律。结果表明,流场中的最大噪声声功率级随着支管与双弯头间距的改变而小幅变化,变化幅度均不超过1.5%。蒸汽管路低噪声设计时的支管与弯头布置间距可在3~11倍管径范围内合理选取。     

翅片间距对翅片管换热性能影响分析

对环形翅片管的自然对流换热过程进行了数值计算,主要关注翅片间距对翅片管自然对流换热过程的影响,结果表明:在给定结构尺寸下,翅片间距达到10mm以上时,翅片间散热不会相互影响;翅片间距在10mm以内时,随着翅片间距减小,翅片的表面换热系数逐渐降低。     

系泊多浮体耦合系统水动力特性数值分析

基于系泊浮筒链防撞系统,利用AQWA软件对不同海洋环境下的系泊多浮体耦合系统进行全耦合时域分析,得到浮体的运动响应和缆绳受力情况。结果表明,系泊缆绳最大张力出现在端部系泊缆上,中部系泊缆的迎浪侧缆绳比背浪侧缆绳张力大;单纯波浪环境下,浮体平均横向位移较小,在初始位置往复运动,波流共同作用时浮体发生前后摆动,在水流前进方向运动量较大,而且不能回到初始位置。最后将数值模拟结果与现有试验结果进行对比,验证了该全耦合时域分析方法的可行性,能够为系泊多浮体耦合系统的水动力特性研究提供参考依据。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

双船拖曳系统运动响应研究

对双船拖曳系统的动力学运动特性和受力特性进行研究.通过建立含有阻尼模型的凝集参数方法,求解双船拖曳缆系统的动力学计算模型;将比例阻尼模型加入该动力学模型中,对放缆长度、拖曳速度、双船间距和船舶在波浪中的运动响应等进行计算对比分析,并根据所得结果验证该模型的有效性.通过对具有显著阻尼的双船宽面拖曳系统进行运动学响应计算,...     

基于FLOW-3D的GMAW焊熔池行为数值分析模型

基于FLOW-3D软件,建立了GMAW焊传热和熔池流场的三维瞬态数值分析模型.电弧热输入和电弧压力均采用双椭圆分布模式描述,熔滴过渡过程则通过高温液态金属的质量和动量源项表征;同时,模型还考虑了电弧等离子体切应力、电磁力、重力、浮力等作用于熔池的主要应力.利用该模型对碳钢温度场及熔池流体流动进行模拟计算.结果表明:受熔滴冲击影响,熔池始终处于周期性震荡过程中,无法真正达到准稳态;同时,该模型能够模拟飞溅等焊接成形缺陷,继而可以更为全面、合理地描述焊接物理过程,为深入理解焊接内部机制提供有力支撑.     

非成岩水合物组合喷嘴射流破碎规律研究

基于LS-DYNA软件，建立淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的拉格朗日-欧拉流固耦合模型，分析射流速度、喷嘴直径和喷嘴间距等对组合射流破碎结果的影响。基于自主研制的水合物替代试样以及相关试验装置，进行淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的试验，通过三维扫描仪得到破碎坑形貌，测量了破碎坑尺寸。研究发现：增加射流速度可有效提高射流破碎效率，喷嘴直径对射流破碎坑直径影响明显。对比喷嘴直径为3 mm和4 mm以及4 mm和5 mm射流形成的破碎坑宽度，分别增大了111.66%和123.63%；当射流速度与喷嘴直径一定，喷嘴间距在17～51 mm之间增加时，破碎坑体积先增大后减小，且存在一个最优间距；减小喷嘴直径会增加节流压耗，直径过小还会导致设备精度和寿命降低；射流采掘工具未旋转时产生的射流破碎坑会降低破碎效率和破碎坑壁面的稳定性。这项研究为组合喷嘴射流破碎水合物沉积物提供了参考和依据。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明:随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

整体卸荷式板桩挡土结构三维有限元数值模拟分析*

整体卸荷式板桩挡土结构是深厚软土地区高桩码头良好的接岸结构形式,采用有限元数值分析方法得到不同桩排距、后排桩间距和开挖深度条件下该类挡土结构前后排桩受力和变形特征并进行研究。结果表明,增加前后排桩间距可以减小桩基的水平变形,并使前后排桩的桩力分布更加合理;改变后排桩间距使前排桩水平和竖向位移均逐渐增大,前后排桩端部弯矩和剪力都增大;开挖深度的增加使结构水平位移增加。     

岸桥管板结构的防裂接头型式分析

为解决岸桥管板结构接头容易开裂的问题,以4类接头型式(圆管应力释放孔型式、圆管与节点板端部的焊接型式、应力释放孔加强型式和盖型封板的型式)为研究对象,应用有限元计算技术,依据实际制造水平,采用统计对比法和细节分析点应力值比较法,分析并评判各种管板结构防裂接头型式的优劣。分析结果表明:推荐的静载或低疲劳载荷位置的防裂接头型式为直径为2倍节点板厚度的圆孔,端部10 mm不焊接,配以偏置贴板;推荐的高疲劳载荷位置的防裂接头型式为直径为2倍节点板厚度的圆孔,端部10 mm不焊接,偏置贴板,并且采用全包式盖型。     

燃气蒸汽式弹射内弹道研究

燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点,被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中,深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义。本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算,结果表明:对流场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型,其仿真结果与实际情况更为相符。汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显。研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑。     

燃气蒸汽式弹射内弹道研究

燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点,被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中,深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义.本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算,结果表明:对流场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型,其仿真结果与实际情况更为相符.汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显.研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑.     

船用滑油冷却器运行性能分析及流致振动研究

为研究船用滑油冷却器流致振动和微振磨损问题,清晰滑油冷却器易发生振动破损的薄弱部位。建立滑油冷却器壳侧及管侧的三维计算模型,采用流固耦合计算方法计算滑油冷却器壳侧滑油和管侧冷却水的耦合压力场、耦合流速场及耦合温度场,获得压力、流速、温度等关键运行参数的分布规律,基于管壳式换热器流致振动的诱发机理,揭示与流致振动密切相关的壳侧流体流动能量分布规律。由于滑油横向冲刷换热管束,促使壳侧流体掺混剧烈,导致壳侧流体压力场和速度场剧烈脉动,温度场不均匀分布,壳侧对流传热系数呈先降低再快速升高变化规律。根据滑油流动能量分布图谱,判定滑油冷却器进、出口区域的换热管束承受流致振动破损较为严重,其中进口区域换热管承受流致振动破损最严重。     

长周期波浪下双浮箱浮式防波堤消浪性能*

长周期波作用下浮式防波堤消浪性能的研究对于浮式防波堤的工程应用起着重要作用。基于开源软件OpenFOAM,采用RANS方程和SST k-ω紊流模型模拟流场,通过重叠网格方法实现波浪-浮式防波堤相互作用的模拟。移植并应用MOODY程序库,构建二维流固耦合双浮箱数值波浪水槽模型。通过已有物理模型进行验证,证明模型的可靠性。进而开展单双浮箱消浪性能对比研究,分别研究波高、浮箱个数、浮箱间距和锚链刚度对浮箱消浪性能的影响。得出结论：1）波高增加时浮箱消浪性能提高;2）为提高消浪性能,应尽可能采用双浮箱（或者多浮箱）缩短浮箱间距;3）增加锚链刚度也可以提高浮箱的消浪性能。