封闭式综合集成桅杆风载分布特性研究

为了提高舰船的隐身性能,现代舰船已逐渐开始采用封闭式综合集成桅杆,因此研究典型封闭式综合集成桅杆的风载分布具有重要意义。利用计算流体力学软件对典型的正八面体封闭式综合集成桅杆风载分布进行数值模拟,研究了风向角为0°、12°及22.5°、雷诺数在2.92×106至1.55×107范围内桅杆的风载分布,分析平均压力系数、脉动压力系数及斯特哈尔数随雷诺数的变化规律,以及平均压力系数和脉动压力系数沿桅杆垂向和周向的分布规律。结果表明:平均压力系数和脉动压力系数均随雷诺数的增加而趋于稳定,且其沿桅杆垂向基本呈均匀分布而沿桅杆周向变化较大。     

倾斜侧壁正八边形天线罩风载特性研究

风载是综合集成桅杆复合材料天线罩所受的主要载荷之一,研究天线罩的风载特性将对复合材料天线罩的结构设计具有重要指导意义。采用试验和数值模拟的方法对倾斜侧壁正八边形天线罩的风载特性进行研究,分析天线罩表面平均压力系数和脉动压力系数的周向分布规律,以及Strouhal数(St数)随雷诺数(Re数)和风向角的变化规律,并将计算结果与试验结果进行比较分析。研究结果表明:平均压力系数和脉动压力系数沿周向分布变化较大,不同风向角下St数随Re的增加趋于稳定值,平均压力系数和脉动压力系数计算值与试验值基本相近。     

基于 DES 方法的张力腿平台主体结构水动力特性研究

考虑张力腿平台立柱和浮箱之间的相互影响,通过分离涡模拟法（DES）对均匀流下张力腿平台主体三维水动力流特性进行了研究,讨论了张力腿平台阻力系数、升力系数及其频谱、压力系数和尾涡等特性。研究表明：阻力系数和升力系数时历曲线变化具有一定的周期性和“脉动性”;下游立柱受到上游立柱尾涡作用,导致下游立柱阻力系数较上游立柱阻力系数略大;下游立柱升力系数幅值较上游立柱升力系数幅值大,下游立柱泄涡具有明显的周期性特点;升力系数时历变化呈现紊乱,频谱图中谱峰个数越多且带宽越大。立柱表面压力系数呈现出“W”型且张力腿平台主体周围具有不同垂向流态形式,稳定脱落周期下通过压力系数最大值判断撞击点等特殊位置,压力系数最小值判断尾涡所附位置;尾涡具有高度各向相异性,不同来流方向下张力腿平台主体尾后出现不同尾涡结构和流形态。     

并列弹性双圆柱体流体脉动力的实验研究

本文通过试验研究了并列弹性双圆柱体在均匀流场中的脉动压力及其动态响应，给出了双柱间距直径比T／D＝1．75，2．5，3．5和4．19×104＜Re＜9．1×104范围中柱表面脉动压力沿圆柱周向的分布以及脉动升力和阻力系数．试验结果表明，柱的振动对其脉动升力和阻力系数有明显的影响．     

海上风电场桩基的水动力特性

海上风力发电机对风电场水域的水动力特性等有重要影响,基于Open FOAM软件,采用改进的RANS模型对单圆柱的流动特性进行二维数值模拟。在不同雷诺数条件下模拟圆柱绕流,并对升阻力系数和流场进行分析。结果表明:圆柱绕流阻力系数的变化基本上表现为陡然增大和骤然减小,且周期性不明显;不同雷诺数下的阻力系数的变化规律相似,且振幅基本上相同;升力系数在0附近周期性波动,幅值不是很稳定,不同雷诺数条件下的幅值变化规律不同,变化范围相同;不同时刻圆柱对水流特性的影响不同,风机基础和该结构前端的尾流结构均与时间有关。     

帆船帆翼空气动力性能数值模拟分析

采用求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程,比较均匀风和梯度风下无桅杆和圆柱型桅杆的升力系数、阻力系数、力矩系数以及压力中心随攻角变化的差异。为了更加接近实际比赛情况,在数值模拟中采用梯度风进行数值模拟。对于来流风的简化模式研究为下一步的帆翼空气动力性能数值模拟与帆船调帆研究打下了基础。     

风力机叶片翼型气动特性数值模拟

针对NACA63-215翼型绕流流动建立了二维可压缩湍流模型,利用商业软件NU-MECA进行了相应的数值模拟计算.湍流粘度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和Baldwin-Lomax两种湍流模型来处理,得出了雷诺数为3×106时,翼型NACA63-215的升力系数和阻力系数随来流攻角的变化关系及压力分布图,并与试验数据进行对比.研究结果表明:Spalart-All-maras湍流模型比Baldwin-Lomax湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效,Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下较易收敛且计算出的翼型气动性能与试验值更接近.     

沉入式大圆筒外壁静止土压力计算方法的研究

通过理论分析指出了筒外壁曲面对土压力分布的影响，在土压力计算中引入形状系数的概念，并提出了圆筒的形状系数与筒径关系的经验计算式。指出了边筒的存在影响圆筒外壁土压力分布的机理为筒与筒连接部位凹入部分土体形成的土拱，土拱影响的范围与筒外径大小有关。提出了筒外壁轴向及环向土压力计算的新方法。     

翼型风帆的气动力学分析研究

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高.     

海洋立管涡激振动的数值模拟研究

利用计算流体力学软件CFX分别对刚性和柔性立管的涡激振动进行了二维数值模拟.首先在雷诺数为200时,采用不同的湍流模型,计算了刚性立管的升力系数(CL)和阻力系数(CD).与其它文献结果的比较表明,大涡模拟(LES)在计算精度上要优于其它湍流模型.然后分别计算了不同约化速度下立管的升、阻力系数、漩涡脱落频率以及无因次振幅,分析了流固耦合对立管涡激振动的影响,得到了升阻力系数随雷诺数的变化规律以及“锁定(Lock-in)”现象发生的约化速度范围.     

风载作用下综合集成桅杆动态特性实验研究

综合集成桅杆采用复合材料层合板制造,在风载下的动力性能相比传统桅杆有很大改变.通过水池拖曳实验模拟桅杆受风载时的动力特性,测试压力和加速度等动态响应,分析复合材料层合板的力学特性,并与数值计算结果进行对比分析.结果表明:综合集成桅杆在迎风时的动力响应最大;桅杆复合材料层合板的实验值和计算值吻合良好,其应力值和位移值随载荷的增加呈线性变化,桅杆在流体中运动时不会发生共振.     

Instabilities in imperfect thick cones subjected to axial compression and external pressure

The paper presents results of a numerical study into the buckling resistance of geometrically imperfect mild steel cones subjected to: (a) axial compression only, (b) lateral external pressure only, and (c) axial compression and external pressure acting simultaneously.Initial geometric imperfections are taken in the form of the eigenmode, `a single wave' extracted from the eigenmode and localized smooth dimple modelled analytically. Load carrying capacity of imperfect models is computed using the Finite Element proprietory code.Buckling strength of axially compressed and imperfect cone is only 55% of geometrically perfect model. Buckling strength of a cone subjected to lateral pressure, on the other hand, amounts to 43% of the corresponding value of perfect model. But it is the shrinkage of stability plot of imperfect cone which was found to be significant. For imperfect cones subjected to combined axial compression and external pressure, the collapse envelope shrinks by 48% with the elastic sub-set being reduced by 51%.     

大跨度船库结构风荷载分布规律研究

采用刚性模型测压试验研究全天候大跨度船库的风荷载分布规律,讨论了高水位、低水位、有船舶停靠、无船 舶停靠4种工况下风压分布特点。结果表明：船库结构内压随风向角变化明显,对结构风荷载影响很大;结构开口造成部分 风向角下结构内表面正压从而增强了结构表面的风吸力;不同干扰状况下结构的风荷载不同,其中低水位无船舶停靠时的 风荷载最大。     

桨毂形状对螺旋桨水动力影响仿真

采用全结构化网格对桨毂进行计算流体动力学(CFD)水动力仿真,验证仿真方法的有效性,研究3种典型桨毂形状对螺旋桨敞水特性、截面压力分布和空化的影响。通过对比分析发现:圆弧形桨毂阻力最小,效率最优,桨毂形状主要影响叶根区域的流动;圆柱形桨毂叶根的压力最小,空化面积最大;圆弧形桨毂的抗空化性能最优。     

海港码头氯离子侵蚀环向分布规律研究*

对乍浦港圆形混凝土柱进行取粉检测,研究氯离子侵蚀的环向变异性。根据乍浦港的风况、波况,计算圆形截面混凝土柱在各个方位的累积风速、累积风压和波浪压强的环向分布。并通过灰关联分析得到了累积风速、累积风压和波浪压强与表面氯离子浓度、扩散系数之间的关联度。累积风压由于考虑了贝努利效应,比累积风速更能反映真实情况。为建立海港码头相似理论及耐久性评估体系提供依据。     

板桩加固护岸桩身受力现场试验研究*

板桩侧摩阻力的大小和分布模式对板桩的沉降有较大影响,进而对板桩加固护岸结构的稳定产生影响,桩端至于相对硬土层的板桩护岸结构,对板桩沉降是一项重要研究内容。为了研究加固护岸板桩桩侧摩阻力的分布模式和大小,结合长湖申航道湖州段板桩加固护岸实体工程,通过在板桩预制过程中将钢筋应力计埋入板桩轴心处,完整测试了板桩在凝固硬化过程中钢筋应力计受力情况和护岸荷载施加过程中的板桩荷载传递机制,详细介绍了钢筋应力计的焊接及埋设方式。现场试验结果表明:混凝土凝固硬化过程对埋入板桩的钢筋应力计会产生较大的拉压应力并逐步趋于稳定;施工荷载对钢筋应力计受力的影响较大,在分析护岸荷载施加过程中板桩荷载传递机制时,需要对钢筋应力计进行重新标定;在护岸荷载作用下,桩身的上部轴力变化较大,而中部及下部轴力不仅变化较小而且轴力较大,即桩顶荷载易于向下传递;桩侧摩阻力在靠近桩顶附近得到了较大发挥,在距桩顶0.3 m范围内的桩侧摩阻力约占整个桩身摩阻力的40%;JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》推荐的极限桩侧摩阻力较大,实测最大值仅为推荐值的63.9%。     

射水清淤船管道压力损失和喷嘴流量的研究

射水清淤船作为一种新型的疏浚及整平航道的工具,得到了广泛的应用,精确计算其管道压力损失和喷嘴流量强度将直接关系到该船抽水泵的选取及清淤效果.以某一射水清淤船为研究对象,基于不同的喷嘴形状和分布情况,建立了3种计算模型,分别对其管道压力损失和喷嘴流量强度进行了分析对比和评价.计算结果表明,圆台形喷嘴的管道局部压力损失比圆柱形喷嘴小.此外,喷嘴的流量强度与该船清淤过程中产生的混合泥层的速度及厚度有关,可以通过改变喷嘴流量强度来实现更好的清淤效果.     

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。