基于统计能量法研究肋骨对双层圆柱壳声辐射特性的影响

[目的]潜艇的主要结构形式是环肋圆柱壳,目前关于肋骨对圆柱壳声辐射特性影响的研究大多集中在中、低频,但是振动声学问题涉及到更宽的频率范围。[方法]采用统计能量法研究宽频范围内肋骨对圆柱壳声辐射特性的影响。首先,分析圆柱壳增加肋骨后统计能量参数的变化;然后,研究耐压壳、外壳分别增加肋骨、改变肋骨间距、改变肋骨形状对圆柱壳声辐射特性的影响;最后,分析激振力作用在不同位置时,环肋圆柱壳声辐射特性的差异。[结果]得到了肋骨影响下双层圆柱壳在500 Hz～100 kHz范围内的统计能量参数和辐射噪声变化规律。[结论]研究结果对合理选用肋骨降低潜艇的振动与辐射噪声有一定参考作用。     

双层圆柱壳的抗冲击特性研究

为提高水下航行器的隐身性能,通常在其表面敷设各种声学覆盖层,由于声学覆盖层含有空腔的特殊结构形式,该结构形式在受到爆炸冲击波作用时,腔体将产生变形并吸收能量,从而改善水下航行器的抗冲击性能.文章基于ABAQUS软件,研究了敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳结构的冲击特性,得到了敷设声学覆盖层的双层圆柱壳结构的抗冲击性能随声学覆盖层敷设方式及其结构形式的变化规律;并在此基础上,给出了兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计及性能参数的优化建议.     

流场中环肋圆柱壳的自由振动特性研究

采用能量法分析了流场中环肋圆柱壳的自由振动问题,讨论肋骨布置型式、流场压力对环肋圆柱壳自由振动频率的影响,给出了附加质量和振动波数之间的关系曲线.     

基于ISIGHT圆柱绕流的换热强化与减阻优化设计

圆柱绕流在工程应用中十分普遍,大到海洋结构物,小到微型换热器均有其身影,其中控制圆柱的排布对主圆柱的最终性能有着举足轻重的影响。为研究圆柱绕流系统的换热强度及减阻性能,本文利用ISIGHT优化平台强大的集成能力,实现利用ISIGHT驱动Gambit,Fluent软件并寻求最优参数组合的设计流程。研究发现,在Re=200时,与单圆柱系统相比,通过合理布置控制圆柱的方位参数(间隙率L/D=2,夹角degree=30°时),在提高换热性能的同时,还能减小圆柱阻力的优良结构。全程采用参数化设计,自动化寻优,提高了设计效率,为圆柱绕流提供了一个新的优化思路。     

横浪作用下系泊船舶撞击能量的分析和研究

收集了国内5万~30万t系泊船舶在横浪作用下撞击能量物理模型试验的研究成果,采用理论结合模型试验的分析方法,研究码头系泊船舶在横浪作用下的撞击能量规律。通过分析系泊船舶横向撞击速度随波高、水深、装载度等要素的变化规律,并结合物理模型试验进行数据拟合,给出完整的系泊船舶撞击能量估算公式。     

淹没垂直圆柱横摇问题的解析研究

应用匹配特征函数展开法建立了有限水深淹没垂直圆柱横摇问题的解析解,通过与边界元方法的对比验证了该方法的正确性.基于上述模型,对淹没圆柱水动力系数进行了研究,结果表明,在大多数频率下,淹没圆柱的附加质量总是大于同样大小的漂浮圆柱,且在高频段近似为漂浮圆柱附加质量的两倍.当淹没深度较大时,圆柱附加质量趋向干常数,辐射阻尼趋...     

海浪波动对电磁浮标姿态的影响研究

本文在前人对海浪理论研究的基础上,对我国浅水区海浪谱模型进行了仿真分析,初步研究了浅水区海浪波动对电磁浮标姿态变化的影响,建立了浮标姿态横滚角θ随海浪波动的变化模型,并通过对不同海况级下的θ变化规律进行了matlab仿真分析,说明了模型建立的正确性.     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题，提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性，二维化圆柱面点集，并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测，识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建，利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面，并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm，双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm；且根据外参数标定结果，圆柱面圆度值符合误差特性，这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

斜坡堤护面板上最大波压力研究

采用物理模型试验的方法,研究在不规则波作用下最大打击力位置的相对深度的变化规律,拟合了最大打击力位置相对深度的公式;通过分析最大相对波压力随破波参数ξ的变化规律,拟合得到最大相对波压力公式和波压力沿斜坡分布规律。     

基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值分析

基于统计能量法(SEA)对力激励下的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能进行了数值分析,通过与解析法计算结果的对比,证明了利用统计能量法进行圆柱壳中、高频振动与声辐射研究的可行性.重点分析了双层圆柱壳的振动与声辐射性能,得到一些有价值的结论.最后,对比分析了在相同激励力下的单、双层圆柱壳的声辐射性能,双层圆柱壳的外场辐射声压比单层圆柱壳的小.     

Magnus效应旋转圆柱水动力性能分析

为研究Magnus效应旋转圆柱水动力性能，采用大涡模拟（LES）模型对Magnus效应旋转圆柱进行数值模拟，分析旋转圆柱的长径比、转速比、雷诺数对其升力及三维流场的影响，模拟旋转圆柱升阻力变化趋势和尾部流场涡的脱落过程。结果表明：当转速比大于1.5时，旋转圆柱的升阻比随长径比一直增加；升阻比随转速比的变化规律是以1.7为界先升后降；旋转圆柱脱落的旋涡轨迹与来流形成一定的夹角，且角度会随转速比逐渐增大；当转速比大于1.75时，卡门涡街消失，旋转圆柱尾涡长度逐渐缩短，最终只有圆柱上表面发生涡旋脱落，下表面的涡不再脱落，附着在圆柱表面；雷诺数会改变旋转圆柱尾部流场，使升阻比先增加，达到峰值后以相反趋势下降。     

高效聚能战斗部对圆柱壳靶板毁伤效应研究

对一种圆锥、球缺组合药型罩高效聚能战斗部展开研究。分析其作用机理,建立该战斗部侵彻圆柱壳靶板的力学物理模型,进行数值模拟计算。研究表明,该战斗部利用聚能射流能为后续EFP弹丸随进破坏提供运动空间,增强对目标的破坏效应。     

带止屈器的复合材料圆柱壳结构屈曲分析及优化

针对海洋工程上的复合材料圆柱壳结构,基于有限元软件ABAQUS,利用Python语言编程实现参数化建模、屈曲分析以及在后处理中提取屈曲因子。研究复合材料圆柱壳结构在单独受到轴向压力、侧向压力以及两种压力组合作用下止屈器的位置对屈曲极限强度的影响,并利用遗传算法多参数优化的方法对止屈器的位置进行优化,最终找到最优解。研究结果可以为复合材料圆柱壳结构抵抗屈曲失效的优化设计提供参考。     

含轴对称裂纹的圆柱壳输入功率流特性

广泛应用于船舶与海洋工程等领域的圆柱壳结构因冲击、腐蚀、交变载荷等外力作用下常出现裂纹损伤，因此，对含裂纹的圆柱壳结构的动态特性进行研究具有重要意义。对含有环向轴对称表面裂纹的无限长圆柱壳的振动与输入功率流特性进行研究，将壳体中的表面裂纹模拟为线弹簧，运用线弹性断裂力学，考虑到裂纹的张开、滑移和撕裂三种状态，建立了裂纹区域的局部柔度矩阵。分析了在周向线力作用下圆柱壳在呼吸模式下的振动与波传播特性，并讨论了壳体中的输入能量流与裂纹参数和结构参数之间的联系。结果表明裂纹的存在改变了壳体中的振动波和能量的传播特性，裂纹的位置和深度与功率流特性密切相关。     

不等间距加肋圆柱壳局域化效果预报及仿真验证

以有限长加肋圆柱壳为研究对象，获取不等间距加肋圆柱壳的局域化系数，并验证局域化系数理论公式的有效性。采用通频带近似法及等效参数识别技术，利用弹簧振子链系统的局域化理论公式预报不等间距加肋圆柱壳的局域化系数。基于不规则系统的波传递矩阵具有各态历经性，通过建立多个具有相同不规则程度的非等间距有限元模型获得振动场，分析振动能量在轴向位置的平均变化曲线获取衰减系数，与预报的结果进行对比，得到不等间距加肋圆柱壳的局域化系数，验证局域化系数理论公式作为统计平均的结果，当单元数量足够多时与预报结果比较吻合。研究表明，根据数值解析得到的通频带可以给出用于振动局域化系数计算的结构参数，基于各态历经性的模型验证方法可以很好地与理论结果拟合。局域化系数公式可以作为实际结构的定量化使用。     

流场中周期加肋圆柱壳受激振动的能量流输入特性

以一水下无限长周期加肋圆柱壳受迫振动的能量流输入为研究对象,分别用Flügge方程和Helmholtz方程建立壳体及声场的波运动方程,考虑肋骨的四种作用力和力矩,探讨了外流场对加肋圆柱壳受激振动输入能量流的影响,得出了外流场可以抑制系统能量流输入、水下加肋圆柱壳比充液加肋圆柱壳能量流输入弱的结论.     

环肋圆柱壳稳定性分析

本文采用能量法分析了环肋圆柱壳的稳定性.基于Rayleigh-Ritz法,应用Fiigge薄壳理论,考虑相邻肋骨间壳板的变形以及环肋在两个平面内的弯曲,推导出在静水压力作用下环肋圆柱壳的失稳特征方程.本文讨论了环肋的参数(大小、数量、布置形式)对环肋圆柱壳失稳压力的影响,并分析了总体失稳与局部失稳之间的关系.引入应变能因子分析了环肋与壳体间的相互作用.     

带有凹陷的环肋圆柱壳水下声振特性分析

为研究凹陷对环肋圆柱壳水下振动与声辐射的影响,采用结构有限元耦合流体边界元方法,通过FOR TRAN代码计算流体附加质量和附加阻尼,用DMAP代码将附加质量和附加阻尼矩阵同结构质量和结构阻尼矩阵叠加,实现了流固耦合计算,得到了在不同凹陷范围、凹陷深度、凹陷位置,以及力作用点与凹陷的相对位置时,圆柱壳的水下均方法向速度级和辐射声功率级频响曲线。分析结果表明:当力的作用点不在凹陷位置时,凹陷对圆柱壳的水下振动与辐射噪声影响很小,可以忽略;当力的作用点在凹陷位置时,带有凹陷的圆柱壳水下均方法向速度级和辐射声功率级的分贝值明显高于无凹陷时的情形,曲线峰值相差达4 dB。因此,在对带有凹陷的环肋圆柱壳进行试验研究时,应尽量避免激励力作用在凹陷位置,这样得到的结果会更准确。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能量法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love's理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,然后代入Lagrange方程得到频率方程.通过比较,文中的计算方法所得到的结果与文献比较吻合.采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小.最后还研究了壳体和加筋结构参数以及静水压力的变化对圆柱壳自由振动频率的影响.文中利用平均法来处理加筋结构,简化理论推导并减少了计算.     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。实验结果表明：圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。