典型攻击武器作用下单壳体潜艇响应规律

采用平摊板厚方法,将双壳体潜艇的非耐压壳体的刚度和质量折合到耐压壳体,从而形成一个近似的单壳体潜艇。在此基础上,利用大型有限元软件对单壳体潜艇结构的冲击环境进行数值仿真研究,提取典型武器单发命中单壳体潜艇时潜艇结构不同位置处的冲击响应,对典型位置进行傅离叶谱分析和冲击响应谱分析。通过对比分析得出结论:正下方工况爆炸时潜艇的冲击响应以垂向响应为主;耐压壳和内部结构响应具有明显的规律性;各部位的冲击响应主要以中频段为主,高频的成分丰富,响应差异很大。相关结论为单壳体潜艇的艇体冲击环境评估以及进一步对其生命力水平的评估提供依据。     

遭受沉底爆炸载荷作用下的圆柱结构冲击损伤计算

论述了圆柱结构对水下爆炸的冲击损伤计算方法与数值模拟算法。简要介绍了试验工况、计算模型、计算条件等,对沉底状态下圆柱结构遭受沉底水下爆炸作用下的实际损伤与仿真结果进行了对比,研究了冲击毁伤与载荷强度、炸药之间的关系,并应用圆柱壳屈曲理论讨论计算圆柱结构冲击响应的方法,提出了应用表面平均总压力来表征爆炸载荷强度,为今后的潜艇结构抗冲击试验方案设计提供参考。     

局部损伤环肋圆柱壳的强度分析和加强方案

潜艇在服役过程中,可能会因碰撞、搁浅、爆炸等事故,使耐压壳体出现局部损伤。对损伤部位进行合理加强,保证加强后潜艇依然可以下潜到设计深度,对于维持潜艇的战斗力有重要意义。本文以局部损伤潜艇耐压壳体为研究对象,对局部损伤后的强度进行数值计算,并提出加强方案。结果表明,带有局部损伤的环肋圆柱壳与完好状态下环肋圆柱壳相比,最大应力提高;采用加强筋进行局部加强后,壳体的应力指标满足要求。本文提出的加强方案可以在工程中应用。     

单/双壳体潜艇结构耐撞剩余强度特性研究

单/双圆柱壳体结构是潜艇的两种典型结构形式.以单/双壳体潜艇典型结构为研究对象,分别设计初始深水静压强度相当的典型单/双耐压环肋圆柱壳体结构模型,基于MSC/Dytran罚函数接触算法,开展相同撞击强度载荷作用下结构模型耐撞动态响应特性分析,提取撞击后结构模型中耐压壳体结构的稳定变形位移场,作为MSC/Marc静强度求...     

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.     

单/双层水下结构振动声辐射研究

为研究单壳体和双壳体两种典型潜艇结构的振动声辐射特性,本文建立单/双层桨-轴-壳体简化模型,利用三维水弹性力学理论和三维水弹性声学分析软件,分别计算螺旋桨激励、外部流体激励以及机械激励3种激励源下水下结构的辐射声功率声源级曲线。结果表明:螺旋桨激励下,单层水下结构声辐射略低于双层结构;外部流体和内部机械设备激励下,单层水下结构声辐射明显高于双层结构。     

潜艇居住舱室空调送风舒适度数值模拟评估

[目的]潜艇舱室环境普遍较恶劣,需提高居住性,基于此,对采用球形布风器的潜艇舱室的空调送风气流组织进行研究,评估舱室热舒适度。[方法]使用CATIA构建精确程度高的舱室三维模型,采用计算流体力学(CFD)技术,根据实际边界条件,对舱室在夏季水面、夏季水下、冬季水面、冬季水下工况下的送风气流组织进行数值模拟,对使用球形布风器改变送风方向的夏季水面工况送风气流组织进行数值模拟,对各工况下舱室温度及速度分布进行分析对比,对舱室的舒适性评价指标(PMV)值进行计算分析。[结果]结果表明,在各工况下,舱室PMV值在-1～1之间;舱室内大部分区域气流速度分布较为均匀,速度适宜,小于0.3 m/s;舱室大部分区域温度较为均匀,夏季约为24.5～26℃,冬季约为22～23.5℃。[结论]采用球形布风器的潜艇典型住舱空调送风满足舒适性标准要求。     

海洋科学考察船温控实验室通风方案设计与仿真

针对海洋科学考察船温控实验室内的温度和环境要求,提出一种空调送、回风的通风系统布置方案,并对气流分布的合理性进行研究。采用计算流体力学并应用合理的边界条件建立数值模型,对洁净工作台实验区域典型截面的温度场和速度场进行分析,结果显示实验区域夏季工况温度整体控制在1℃～2℃,冬季工况温度控制在28℃～30℃,两种工况下实验区域风速都在0.15 m/s以下。     

内河LNG动力船机舱NG泄漏爆炸对人员的损伤后果

为评估液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)动力船机舱内气体燃料泄漏和气云爆炸后果和对机舱内人员的损伤程度,对三维计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)工具Fluidyn的可靠性进行验证,建立典型内河LNG动力船机舱模型,通过数值模拟研究不同情境下机舱内气体燃料泄漏事故和爆炸事故后果,结合相关损伤准则研究事故后果对机舱内人员的损伤程度。研究结果表明:小流量持续泄漏情境下,机舱内局部小空间内形成可燃爆气云,燃料最大积聚量小于1 kg,气云爆炸后果对机舱内人员无损害风险;大流量泄漏情境下机舱内可燃气云体积迅速增加,泄漏持续30 s和60 s时,燃料积聚量可分别超过3 kg和5 kg,气云爆炸可导致机舱内人员损伤程度为重伤或死亡。     

潜艇典型结构受多物体撞击数值仿真的试验验证

以双壳体潜艇的典型结构—双层环肋圆柱壳受多物体撞击为研究对象,开展了模型试验,并与仿真计算结果进行对比,验证了有限元数值仿真方法对求解该类问题的有效性。还从结构损伤变形、撞击力历程和能量转换等方面对多物体撞击壳体过程的动响应特性进行了分析。研究成果将为潜艇抗撞能力的评估及抗撞结构的设计提供参考。