流固耦合的船舶结构强度分析

常规方法构建船舶结构有限元模型时,对模型施加的流场绕流压力不充分,导致结构应力应变数值模拟精度较差。针对这一问题,设计流固耦合的船舶结构强度分析方法。建立船舶有限元模型,网格划分船体和流体区域,计算船体波浪水槽参数,模拟船舶航行的绕流场,导入绕流场动压力和静压力,施加流场载荷给船体结构,得到不同受力情况下的应力应变,确定结构强度。设置对比实验,结果表明,设计方法相比常规方法,减少船舶结构最大变形、最大应力值的数值模拟误差,对结构强度的判断更为准确。     

导管桨水动力性能计算精度影响因素分析

为了研究导管桨水动力数值模拟过程中不同因素对其计算精度影响的规律,选择19a导管和ka 4K-70桨作为计算模型,通过求解RANS方程,分别对导管桨在进度系数j=0.3时,不同交接面位置、不同旋转域划分、不同计算外域划分和不同湍流模型的水动力性能进行数值模拟,并与已有实验值进行对比,探究不同因素对其性能计算精度的影响,同时分析了各自的流场特点。研究得出的相应结论,对今后的导管桨水动力性能的数值模拟计算起到一定的参考作用。     

浮体带漂角拖航阻力数值预报

采用RANS法预报浮体在不同漂角下的拖航阻力。结合模型试验,分别从网格因素和湍流模型因素2个方面提高数值预报的精度,得到各漂角下的最优数值预报方案。基于最优数值预报结果,进一步研究浮体周围的流场随漂角的变化。结果表明:合适的网格划分方案能在很大程度上节省计算成本。当漂角不大于60°时,湍流模型采用Standard k-ε湍流模型所得结果与试验值的吻合度最高;当漂角大于60°时,湍流模型建议采用SST k-ω湍流模型。Standard k-ε湍流模型的预报精度随漂角的增大而下降;SST k-ω湍流模型在漂角为45°和60°时模拟误差很大,但当漂角从45°减小或从60°增大时,其预报精度都在提升。30°、45°、60°和90°漂角对应的最优解与试验值相比,平均误差分别为2.58%、3.35%、6.64%和7.09%,满足一般工程问题的精度要求。     

夹层板面内连接结构力学性能数值仿真分析

夹层板连接结构始终制约着夹层板在船体结构中的大规模应用。为推进夹层板连接结构的研究设计,以夹层板面内连接结构为研究对象,研究面内连接结构屈服强度、稳定性、极限强度分析的力学模型,然后从建模方式、单元类型、网格尺寸、加载速率、初始缺陷等多个方面研究面内连接结构力学性能数值仿真分析技术。通过研究确定:采用Shell-Shell-Contact建模方式,可以提高计算效率和计算精度;网格尺寸的选取应以计算资源作为主要考虑因素;可采用小尺寸板条模型研究极限强度,加载时间为5~10 T(T为结构固有周期)范围内可提高计算效率和计算精度;施加5%板壳厚度的初始缺陷,可在极限抗压能力分析时引导结构进入一阶屈曲模态。     

渡船螺旋桨水动力性能的数值预报

采用计算流体力学（CFD）方法对某渡船螺旋桨的水动力性能进行数值预报.先用DTMB P5168桨验证数值模型和方法的准确性与可信性,数值计算其推力系数、力矩系数和敞水效率.整个计算域网格划分均采用全六面体形式,分别采用三种湍流模型进行计算.计算结果与实验的比较表明,SST模型和雷诺应力模型有近乎相同的计算精度,但SST模型的计算速度更快;推力系数误差最大5.8%,力矩系数误差最大为1.7%,敞水效率误差最大为4.3%.然后,将此方法运用到渡船螺旋桨,通过对渡船螺旋桨的网格灵敏度、尺度作用以及相关的流场分析,证明该方法能实现对螺旋桨敞水粘性流场的模拟,以及其敞水性能的预报.     

I型金属夹层结构连接构件强度数值计算方法

激光焊接钢质夹层结构在国外已用于实船,其连接构件的强度特性是设计者关注的关键问题之一。应用有限元分析软件ANSYS,提出采用壳体连接技术和子模型法,对I型金属夹层结构的两种典型连接构件进行强度分析。通过与全部体单元模型计算结果进行对比,分析了多点约束、自由度耦合、约束方程和端面壳4种壳体连接方法和子模型法计算连接构件在面内、面外载荷作用下强度的计算精度。结果对比表明,在主模型网格划分合理的情况下,采用端面壳、壳—体多点约束的子模型法可取得较好的计算精度与操作简便性的平衡,同时,还可大大降低计算规模。     

非均匀粘性流场螺旋桨非定常水动力性能研究

基于RANS方程和RNG k-ε湍流-模型,采用结构-非结构多块混合网格研究了船后非均匀流场中螺旋桨的非定常水动力性能。计算了DTMB4119螺旋桨的敞水性能,考察了网格依赖性。采用傅立叶变换进行了螺旋桨伴流场的谐调分析,并结合UDF功能实现了模型试验伴流场的输入。采用滑移网格技术模拟了非均匀流场中HSP螺旋桨的非定常特性。计算结果与试验结果的比较表明,建立的船后螺旋桨的非定常受力及表面压力分布计算方法精度较高,能够满足工程应用要求。     

基于大涡模拟的螺旋桨水动力特性分析

本文采用全结构化网格对螺旋桨进行网格划分,基于Fluent进行计算,首先用RNG k-ε湍流模型计算初始流场,待流场稳定后,再使用LES湍流模型计算。对DTMB4381螺旋桨非定常水动力性能进行数值预报,分析螺旋桨周围流场的特性,并将计算结果与模型试验结果对比,验证方法的准确性。     

基于修正RNG k-ε模型的叶片泵非设计工况数值模拟

对于非设计工况下流体机械的流场计算,由于其偏离设计工况,分离流动严重等特点,使得用普通的湍流模型数值模拟精度不高。本文采用一种将涡粘性系数Cμ与湍流脉动动能和湍流耗散率的变化相关联的方法,对RNG k-ε湍流模型进行修正。为验证其对非设计工况下叶片泵的预测精度,分别采用修正模型和原始RNG模型,数值模拟了一比转速为439的叶片泵的内部流场,得到了其扬程、效率曲线及在典型工况下的内部流场流线分布。通过比较改进前后RNG湍流模型的数值计算结果,并与实验结果对比,得出修正RNG模型更能准确预测出非设计工况下叶片泵的流场特性。     

螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究

通过合理的区域划分,分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域,通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换,得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源,由此计算整个研究域的噪声分布情况,并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证,计算值与试验值对比结果表明,计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高的预报精度。     

一种舰船垂向磁场换算成矢量磁场的方法

获得舰船磁场的最简单、经济的方法是,当舰船通过其下方某一深度(正交于舰首方向)的垂向磁传感器阵列平面的时候,测量舰船垂向磁场分量。采用数学方法处理垂向磁场数据,推算出舰船的矢量磁场(3个方向的磁场)。该方法非常容易在计算机上实现,它具有在数秒内获得精确结果的优点,并且既省钱又省力。同时仅需要少量磁传感器,便能得到任何方向的磁场。     

水中目标在外场源激励下的水下磁场计算

为便于分析水中目标在外部电磁场激励下的水下电磁场,本文以导电导磁球体为模型,分析其在无限大海水中谐变均匀磁场激发的水下磁场响应特征。从结果可知,响应磁场和响应电场与外部激励源磁场幅值成正比,即外场源幅值越大,产生的响应磁场幅值越大,越有利于探测;磁场x,z分量随着正横距的增加而减小,y分量随着正横距的增加是先增大后减小;磁场三分量随着频率的增加而减小,而10 Hz以下频率磁场三分量幅值衰减很小。     

板材焊缝间隙差异对温度场及应力场的影响

针对国内外船体板材对接焊焊接工序中,对于焊缝间隙的差异引起的温度场、残余应力以及板材横向收缩量的研究规律问题,利用焊接专用软件Sysweld,对船体板材在不同焊缝间隙下对接焊焊接过程进行数值模拟仿真,分析得到随着焊缝间隙的增大,焊接过程中的最高温度,焊接冷却后板材的残余应力以及横向收缩量都是增大的,为实现焊接过程中变形量的精度控制等提供了前提条件。     

大型液化天然气船温度场及温度应力研究

大型液化天然气装有船超低温(-163℃)的特殊货物,对船舶结构安全提出了更高要求.文章以MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN大型有限元软件为平台,对大型液化天然气船的温度场分布做了深入的研究,并针对高低温并存的工作状态下船体结构的温度应力进行了计算,分析了超低温作用对于船舶结构强度的影响.研究成果对于提高我国LNG船的研发水平具有一定的指导意义.     

国际集装箱多式联运新天地

第3届“中国国际集装箱多式联运发展论坛”暨首届“韩国物流日”今天隆重开幕。我谨代表中国交通运输协会，并以“论坛”组委会主席的名义，向应邀参加会议的来宾们表示热烈的欢迎和诚挚的感谢!     

地下连续墙条件下基坑渗流场和应力场模拟分析

运用拉格朗日差分法,对采用地下连续墙的深基坑工程建立数值模型,分析了不同高度挡墙对渗流场、应力场的影响.计算结果表明:地下连续墙的高度超过基坑底部的深度时,坑角地下水渗流速度、土体竖直应力减小,墙体两侧水头差、土体水平应力增大;墙体高度进一步增加时,渗流速度、墙体两侧水头差、土体应力变化幅度逐渐减小,趋于稳定.同时计算结果还表明,地下连续墙发生断裂后,坑角断裂区域附近土体渗流速度、水平应力急剧变大,极易产生渗透破坏,说明墙体发生破坏时,渗透破坏的危险性甚至可能高于无挡墙的情况.     

基于流-固耦合的船用电源模块流场及温度场分析

本文以某采用强迫风冷的船用不间断电源为例,介绍了其柜体内部的回路结构,并利用有限元仿真软件Icepak对其进行流-固耦合仿真计算,得到该模块的内部风道流场和稳态温度场.提出了一种新的风冷系统优化方法,降低了功率器件的最高温度,使得系统温度分布更加合理,优化后散热效果达到设计要求.该优化方法可为电力器件柜体散热提供一种思...     

潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟

常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电,排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机.本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型,对其内部流场及温度场进行了数值模拟,得到了内部流场、温度场和压力场的分布,并分析了细管长度对内部温度和压力变化的影响.结果表明,内部气流的回流及旋转有利于降低排气噪声;冷却水的流动可以起到很好的降温效果;适当缩短内部细管的长度可以增强冷却降温效果,使温降从48.3 K提高到了68 K.     

梁场蒸汽养护系统研究

在对梁场蒸汽养护系统的研究中,通过对砂石料温度控制系统、混凝土拌和站水温控制系统和箱梁蒸汽养护系统3个组成部分理论分析、科学试验和数值计算,确定整个系统的热量消耗和蒸汽供应量,建立了一套经济、科学的蒸汽养护系统,并实现了箱梁蒸汽养护的自动化控制。     

一型磁场仿真模拟器的设计

简要论述了磁场半实物仿真模拟器在水雷反水雷武器仿真系统中的重要作用;介绍了磁场半实物仿真模拟器的结构组成和工作原理,针对磁场产生器和磁场驱动器2个核心装置,分别作了理论推导和调试结果的分析,验证了模拟器的合理性。磁场半实物仿真模拟器根据仿真数学模型来计算空间某一点磁场的时间历程,模拟舰船通过环境干扰或两者复合作用时,水雷磁传感器所接收到的真实磁场信号,可以用来验证水雷反水雷武器性能、评估水雷反水雷作战效果等。