增压锅炉冲击响应计算研究

增压锅炉作为船体内较为重要的设备之一,其抗冲击性能直接关系到舰船的生命力和战斗力。论文基于ABAUQS软件Dynamic/Explicit模块,用船体-设备一体化和非一体化两种分析方法对增压锅炉进行水下爆炸载荷作用下冲击响应进行时域分析。非一体化分析时设备载荷输入来自一体化分析设备基座的响应结果,经过BV规范的方法转换成的等效加速度三角波。设备-船体一体化分析和非一体化分析的增压锅炉响应对比分析结果表明非一体化分析时设备的响应偏小,用于分析设备的抗冲击能力偏于危险,建议采用舰船-设备一体化分析方法对舰船设备进行抗冲击能力分析。     

水下爆炸脉动载荷对连续玄武岩纤维复合材料船体结构的影响

运用有限元程序MSC.Dytran模拟水下爆炸气泡脉动现象的整个过程,计算输出气泡中心位置压力时历曲线与爆炸理论吻合;采用层合板模型模拟连续玄武岩纤维复合材料,选取一般耦合算法计算流体与结构的耦合效应,计算连续玄武岩纤维复合材料舱段在脉动载荷作用下的动力响应;分析连续玄武岩纤维复合材料船体结构位移时历曲线、应力时历曲线及船底板应力云图.研究结果表明,在近场爆炸情况下,第一次脉动产生的应力波有可能比爆炸冲击波对船体造成更大的破坏;爆炸产生的脉动载荷频率接近整船或局部构件固有频率时,引发共振,对船体造成爆炸冲击破坏外的附加损害.     

船舶在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法

提出了一个利用MSC／DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序，在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应，进而利用DYTRAN中强大的流固耦合计算功能，计算船体在水下冲击波作用下的动态响应。同时研究了边界定义和单元划分对冲击波传播的影响。该方法弥补了DYTRAN计算远场水下爆炸的某些不足，计算所得到的船体附近的自由场压力与经验公式的结果基本一致，船体的冲击响应与相关实验结果比较表明本文计算结果可信。     

连续玄武岩纤维增强复合材料船体水下爆炸响应的数值仿真

运用有限元程序MSC.Dytran数值计算水下爆炸载荷作用下连续玄武岩纤维复合材料船体舱段结构的响应,采用层合板模型模拟纤维复合材料,选取一般耦合算法计算流体与结构的耦合效应,并将计算结果与E玻璃纤维复合材料船体仿真结果进行比较,分析2种材料船体结构压力时历曲线、破坏起始位置及破坏形式,得出结论:玄武岩纤维复合材料和E玻璃纤维复合材料船体底板在爆炸载荷的作用下起始破坏形式不同,玄武岩纤维的压缩强度和拉伸强度之比较高,在实际设计制造中更有优势。在船舶建造中可以使用连续玄武岩纤维复合材料替代玻璃纤维复合材料。     

舰船水下爆炸冲击动矩工程化预报

针对船体在水下爆炸载荷作用下产生的冲击动弯矩问题进行研究。基于船体梁模型采用泰勒平板流固耦合理论对船体冲击动弯矩进行工程计算分析,并与试验数据对比分析进行有效性验证,适用于水下爆炸船体冲击动弯矩的工程化快速预报。采用该方法预报了不同船长和排水量的典型船型的冲击动弯矩,探究冲击动弯矩随舰船标准排水量变化的规律;根据上述多个船型动弯矩的大量计算结果,总结出冲击动弯矩经验计算公式,方便于工程设计应用。     

不同工作状态下增压锅炉的抗冲击特性分析

舰用增压锅炉是舰船动力系统的重要装置,目前对其抗冲击特性分析研究很少.采用时域模拟方法,对某船用增压锅炉不同工作状态下的冲击响应特性进行数值冲击试验.分析增压锅炉结构冲击响应随载荷参数的变化规律,考虑不同工作状态下内压对增压锅炉冲击响应的影响,并分析增压锅炉在不同工作状态下的抗冲击极限变化特性,旨在对增压锅炉抗冲击设计提供参考.     

冲击载荷作用下船体变形的数值模拟研究

为了提高船体在冲击载荷作用下的刚度和强度,从而应用在船体的强化设计中,研究冲击载荷作用下船体变形的数值模拟方法,提出基于连续体模型应力评估的船体变形的数值模拟模型,进行船体变形的应力屈服力学分析,建立在冲击荷载下的船体变形的延性断裂行为学模型,采用断裂韧度的规则化测试方法进行船体变形的数值模拟,结合连续体模型应力评估方法进行船体变形的机械强度分析和屈服响应评估,实现船体变形关联约束参量的准确评估和数值模拟。仿真测试表明,采用该方法进行冲击载荷作用下船体变形的数值模拟的精准度较高,通过准确模拟船体变形应力参数进行机械强度设计,改善船体抗冲击载荷能力。     

舰船在水下爆炸载荷作用下的总强度研究

通过数值方法模拟舰船受水下爆炸冲击波载荷及气泡脉动载荷作用下的整体响应。计算过程中,考虑波浪载荷的作用,给出水下爆炸载荷与波浪载荷联合作用下船体响应计算方法,并与传统舰船船体强度分析方法相结合,分别研究水下爆炸冲击波载荷、气泡脉动载荷以及波浪载荷的相互作用下,船体强度计算方法。研究结果表明,在水下爆炸冲击波阶段可以忽略波浪载荷的影响,而在气泡脉动阶段,必须考虑波浪载荷与气泡载荷的联合作用。本研究旨在为水下爆炸载荷作用下的舰船总强度研究提供参考。     

舰船设备冲击隔离特性研究

随着冲击问题越来越多，冲击能量越来越大，冲击控制、冲击隔离问题也越来越引起人们的关注和重视。以某型舰用增压锅炉为计算研究对象，采用时域有限元分析方法．分别对增压锅炉有无隔振抗冲击装置时受到水下爆炸载荷冲击下的响应特性进行数值仿真研究。分析隔振装置对增压锅炉抗冲击性能的影响，旨在为舰船设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

船体在水下冲击作用下的动态响应仿真

舰船在执行任务时,不可避免的会发生敌方鱼雷、导弹等武器的打击,在水下的冲击场景主要有接触爆炸、非接触爆炸和自身冲击等,其冲击作用可能会造成船体结构的损伤,甚至造成舰船沉没等事故。因此,研究船体结构在水下冲击作用下的强度与力学响应有重要的意义。本文详细研究了水下冲击与爆炸理论,建立了水下冲击模型,并基于有限元分析软件Abaqus进行了船体的有限元建模、网格划分、冲击载荷施加与动态响应仿真。     

增压锅炉与涡轮增压机组匹配特性仿真分析

考虑涡轮增压机组与增压锅炉的配合工作关系,基于热能动力系统通用仿真平台SimuWorks,解决了烟气涡轮和压气机的流体网络解算问题,开发了增压机组与增压锅炉两者联合工作的仿真模型,通过实验数据验证了仿真模型的正确性,在此基础上研究分析了环境温度和锅炉负荷变化等对增压锅炉与涡轮增压机组的稳动态匹配特性的影响.计算结果表明,机组加速动态过程辅助汽轮机需补充的功率远大于稳态工况的功率平衡计算值.本文的仿真结果可为涡轮增压机组与增压锅炉的匹配设计提供参考.     

小型船用增压锅炉性能仿真与运行监测同步软件开发

以小型船用增压锅炉为研究对象,利用C语言自主设计开发了小型增压锅炉图形化性能仿真软件,并借助OPC服务器和CAN数据采集系统实现了性能仿真和运行监测同步相结合的功能,在此基础上对锅炉负荷的扰动变化规律进行了仿真研究。结果表明,此仿真软件能够较精确地描述该型锅炉的动态特性,可为船用增压锅炉的设计优化和安全运行提供指导。     

Shock resistance of supercharged boilers through integration with ship structure

The non-linear finite element software ABAQUS was used to simulate the dynamic response of a marine supercharged boiler when subjected to impact loading. Shock resistance was analyzed by the time-domain simulation method. After exhaustive simulations,the effect of air pressure induced by different working conditions on the shock response of a supercharged boiler was reviewed,leading to conclusions about the variability of structural response with different loading parameters. In order to simulate the real impulsive environments of supercharged boilers,the integration of equipment and ship structure was then primarily used to analyze shock response. These distinctly different equipment shock test methods,run under equivalent work conditions,were compared and the causes of discrepancy were analyzed. The main purpose of this paper is to present references for the anti-shock design of marine supercharged boilers.     

船用增压锅炉的模块化仿真研究

采用模块化方法建立了船用增压锅炉的动态数学模型,各模块的仿真模型应用Fortran语言编写.以前苏联舰用增压锅炉为对象,进行燃料量扰动的仿真试验.仿真结果表明,所建数学模型能正确反映增压锅炉各设备的运行特性.     

变偏置双交叉燃烧控制在船用增压锅炉装置的应用

针对船舶增压锅炉负荷变化频繁且变化幅度大的特点,以及双交叉燃烧控制中固定偏置不能反映负荷变化的大小这一缺点,给出了一种非线性变偏置双交叉限幅燃烧控制策略,讨论了变偏置函数对控制系统的影响,计算机仿真试验给出了变负荷时燃烧系统过渡过程曲线,仿真曲线不但证实了变偏置双交叉限幅燃烧控制理论的正确,并且对比了不同类型偏置函数对系统的影响,变偏置双交叉限幅燃烧控制策略使燃烧系统既具有经济性又有快速性,而且对减少主蒸汽压力的动态偏差效果也十分显著.     

舰用增压锅炉动态特性仿真分析

以某舰用增压锅炉为研究对象,结合船用常压锅炉的试验数据,建立了适合增压锅炉的数学仿真模型．模型中对流受热面及管外介质烟气流动传热遵循质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程及金属蓄热方程,采用集总参数法,分别建立了舰用增压锅炉各部分的数学模型,并进行了微小动态参数变化的仿真分析．     

舰用典型设备抗冲击能力定量分析

舰用设备抗冲击性能是其技术性能的重要要素之一,正确分析舰用设备抗冲击能力也是开展系统级别抗冲击性能设计、管理、优化的前提。明确了舰用设备抗冲击能力的定义,给出了采用时域模拟法确定舰用设备抗冲击能力定量计算方法。选取某刚性安装的舰用增压锅炉为研究对象,对影响设备抗冲击能力的因素和抗冲击能力值进行了分析。旨在为今后舰船设备抗冲击性能分析提供方法和手段。