液化天然气船隔热舱室温度场的仿真计算

分析了液化天然气(LNG)船液货舱隔热舱室,提供了传热数学模型、边界条件、舱室合理简化、舱室对流系数以及辐射边界的处理,然后基于ANSYS软件建立了138000 m3LNG船1/4液货舱的三维有限元模型,运用APDL语言进行迭代计算,计算出在各种工况下LNG船隔热舱室的温度场分布、蒸发率等参数并与实船比较分析,其仿真结果与实测数据接近,证明建模和仿真计算方法是可行的。     

基于统计能量分析的船舶舱室噪声研究

基于统计能量分析方法,探究了损耗因子对舱室噪声的影响,并基于实船损耗因子开展了船舶舱室噪声研究。基于统计能量分析方法,建立多舱段典型船舶结构模型,分别施加不同类型的激励载荷,计算并分析了损耗因子对舱室噪声仿真计算结果的影响;针对某船舶进行舱室噪声预报分析,并与实船舱室噪声测试结果比对,验证了舱室噪声预报方法的准确性。在此基础上,通过舱室噪声分布和舱室噪声主导分量分析,探究了船舱室噪声的分布规律,给出船舶噪声控制措施。研究表明,损耗因子对噪声预报结果影响较大,实船测试损耗因子对舱室噪声预报具有重要影响;不同类型设备对舱室噪声影响差异较大,需根据实际情况采用不同的噪声防护措施。     

基于ANSYS薄膜型LNG船封闭舱室温度场的有限元分析

通过对LNG船液货舱隔热封闭舱室的分析,提供了传热数学模型、边界条件以及隔热舱室合理简化处理,并用ANSYS软件建立了125000m3LNG船1/4封闭舱室的三维有限元模型,用APDL语言进行迭代计算,得出各种工况下LNG船封闭舱室的温度场分布情况,以及总换热量和蒸发率,其计算结果与实船数据相近,说明建模和仿真计算方法是可行的.     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

针对舰船舱室空调系统的末端形式不同于民用建筑空调系统末端形式的特点,提出对采用布风器方式的舰船舱室的气流组织形式进行研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立实船典型两人舱室的数值试验模型,根据舰船的实际边界条件对该舱室夏季设计工况和冬季设计工况下的气流组织进行数值模拟计算,并对典型截面的速度场及温度场进行分析。模拟结果表明:在夏季设计工况下,虽然布风器周围风速较高、温度较低,但舱内人员活动区域速度场分布较均匀,舱内风速小于0.3 m/s,温度场分布也较为均匀,温度约为26~27℃;在冬季设计工况下,除布风器周围风速较高、温度较高外,舱室大部分区域风速较低,小于0.2 m/s,温度约为20℃。无论是夏季还是冬季设计工况,采用布风器末端形式的典型两人舱室人员活动区域内的气流速度及温度均满足舒适性标准要求,结果验证了该典型舱室空调系统布置的合理性。     

舱室防护装甲对战斗部破片群的防护效能评估

本文针对两方面问题开展了研究:对于给定的防护装甲,如何定量表征与计算其对某一战斗部的防护效能;如何针对防护的目标对象,依据防护效能要求设计防护装甲和抗爆结构.提出了防护装甲的防护效能通过穿透破片的分布密度进行定量表征以及四级防护等级划分的方法,分析论证了破片数随质量分布采用Weibull分布模型的合理性和适用性,推导了考虑自然破片形状系数和靶板材料强度的通用侵彻公式,建立了计算穿透破片分布密度模型以及依据防护等级求解防护装甲厚度模型.以"捕鲸叉"及"飞鱼"反舰导弹战斗部为实例,分别计算了按劳氏军规设计的防护装甲的防护效能,以及达到不同防护等级的防护装甲厚度.所建立的评估方法及模型,可用于重要舱室防护结构防护效能的定量评估,并对舰船舱室抗爆结构设计具有应用参考价值.     

横向舱壁对火羽流作用的临界高度分析

分析舱室横向壁面对轴对称火羽流作用的理论临界高度,将舱室内油料火灾的羽流运动速度和质量卷吸量仿真计算结果与Zukoski,McCaffrey,Thomas-Hinkley及Heskestad经验羽流模型进行比较,给出较为合理的羽流模型,仿真计算结果验证了理论分析的正确性。     

舰载导弹发射过程对舱室温度场影响

为研究舰载垂直发射系统导弹发射过程中对舱室温度场的影响,用仿真计算方法对发射过程流场进行仿真,计算得到发射过程不同时刻发射箱内燃气流场的分布以及发射箱外壁面的温度分布;在发射试验时用温度测量系统对特征点(发射箱内壁面、发射箱外壁面、舱室)的温度进行测量,获取实时数据。对比模拟结果与实测结果,发现误差在可接受范围内,证明模拟结果的可靠性。在发射箱内壁面隔热板隔热作用下,整个发射过程舱室温升变化在安全范围内。     

多区域网络模型在船舶舱室污染物传播研究中的应用

为准确评价船舶舱室污染物传播情况,本文以某船舶舱室为研究对象,利用多区域网络模型,研究不同通风空调工况下新风量和局部净化设备对舱室污染物分布的影响。结果表明:合理配置局部净化设备,可有效降低高污染区域和相邻区域内的污染物浓度;新风量大小与污染物浓度水平之间存在着一个合理的匹配值,该成果可为评价和改进船舶舱室的空调系统设计提供指导。     

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。     

冲击载荷下舰船夹芯舱室结构动态响应及吸能特性

夹芯舱室结构已被用于国外舰船水下舷侧防护结构中,优化舰船水下舷侧防护结构对研究夹芯舱室结构的抗冲击性能具有重要意义。利用MSC.Dytran软件,研究冲击载荷作用下夹芯舱室结构的动态响应及吸能特性,分析前舱壁厚度hf、后舱壁厚度hb、弧形竖隔板厚度ha及其半径r这4个尺寸参数对夹芯舱室结构变形和吸能特性的影响,给出夹芯舱室结构前舱壁中心点挠度、后舱壁中心点挠度、前舱壁最大塑性应变、前舱壁变形能及芯层结构变形能的拟合公式。结果显示:当4个尺寸参数在一定范围内变化时,由拟合公式计算所得结果与仿真结果的相对误差在10%以内。所得结果可为夹芯舱室结构的设计提供参考。     

船舶舱室供暖仿真计算

以某运输坞的典型舱室保温供热设计为例,阐述传热系数计算方法并采用流体仿真软件STAR-CCM+对传热的过程进行模拟,验证保温隔热结构和供暖设计是否符合设计要求,解决可能出现的船舶舱室保温和供暖配置冗余或不足问题,为合理地确定舱室保温结构和供暖设备提供依据.     

基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。     

全回转拖轮舱室振动噪声预报与控制

分析了某全回转拖轮的主要振动噪声源,采用有限元法建立了船体结构的超单元模型,计算了船体结构的振动响应。采用统计能量法建立了舱室噪声预报模型,计算了各舱室的噪声分布,通过相同船型的实验测量验证了仿真模型。舱室振动噪声预报结果表明,设计的主机隔振方案可达到4～5 dB的减振和4～10 dB的降噪效果,设计的舱室吸声降噪方案可达到5～7 dB的降噪效果,主机隔振和舱室吸声降噪综合方案可达到近10 dB的降噪效果,显著改善了舱室振动噪声水平。     

基于ADPI的居住舱室空气环境舒适性数值分析

利用Fluent对某船6人居住舱室内的空气环境舒适性进行数值模拟,对该舱室气流速度场、温度场进行分析研究,比对分析夏季20种工况的计算结果,依照ISO 7730标准,采用空气分布特性指标ADPI进行舱室舒适性评价,为船舶居住舱室内空气环境舒适性的改善提供依据。     

船舶烧伤病房气流组织分析与优化

针对舰船舱室气流组织的形式特点,以烧伤病房作为研究对象建立数学模型,通过使用Airpak软件对烧伤病房不同设计方案下的气流组织进行了计算仿真,通过舱室温湿度,空气流速,热舒适指标等参数的对比,获得舱室的压力、温度、速度、热舒适性指标等的分布特性,对烧伤病房气流组织进行了分析并提出了优化方法,可以有效提高人员的舒适性和气流组织效果。     

舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析

战斗部爆炸产生的冲击波载荷是舰船舱室结构的主要载荷之一,舰船舱室内爆炸载荷准确与否是正确计算板架响应的关键。舰船舱室内爆冲击波在舱室内部多次反射,舰船舱室内部形成持续时间较长的准静态压力过程,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷。本文采用实验验证数值程序计算舱室内爆炸冲击波的可靠性,在此基础上采用数值方法研究舱室内爆冲击波壁面反射特性及爆点位置对舱室内爆载荷的影响。计算结果表明舱室内爆各壁面反射冲击波明显,爆点位置仅对爆点附近区域冲击波特性有影响,对远离爆点区域的冲击波特性无明显影响。     

虚拟仿真场景中船舱室内部空间舒适性设计研究

传统船舱室内部空间舒适性设计过于注重温度因素,忽略了空气噪声对舒适性的影响,导致设计的船舱室内部空间舒适性整体体验指数降低。根据船舱室内部结构与空气噪声之间的关系,提出虚拟仿真场景中船舱室内部空间舒适性设计研究。首先在仿真场景中,对船舱室内部空气噪声产生过程进行分析计算;根据计算获得的噪声参数,对产生噪声的参量进行修正;然后,根据修正的参量对船舱室内部结构分布进行优化设计,完成提出设计研究;通过仿真数据的对比实验,证明提出设计具有提升船舱室内部舒适指数的效果。     

舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析

战斗部爆炸产生的冲击波载荷是舰船舱室结构的主要载荷之一,舰船舱室内爆炸载荷准确与否是正确计算板架响应的关键.舰船舱室内爆冲击波在舱室内部多次反射,舰船舱室内部形成持续时间较长的准静态压力过程,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷.本文采用实验验证数值程序计算舱室内爆炸冲击波的可靠性,在此基础上采用数值方法研究舱室内爆冲击波壁面反射特性及爆点位置对舱室内爆载荷的影响.计算结果表明舱室内爆各壁面反射冲击波明显,爆点位置仅对爆点附近区域冲击波特性有影响,对远离爆点区域的冲击波特性无明显影响.     

动爆载荷作用下舱室结构毁伤效果研究

运用数值仿真计算方法,研究动爆载荷作用下舱室结构的毁伤效果.动爆载荷对舱室结构毁伤效果的不对称性主要体现在装药运动正、负向舱壁的破坏模式及破坏程度不同.基于仿真计算工况,总结出舱室结构的5种不对称破坏模式.依据量纲分析理论,提出一组适用于动爆载荷作用下舱室结构不对称破坏模式的无量纲表达式,并将无量纲表达式应用于动爆载荷...     

舱室复合材料结构的抗爆性能数值仿真

[目的]随着现代舰船技术的不断发展,以及对船体自身抵抗反舰武器打击能力的要求不断提高,复合材料广泛应用于舰船防护结构中。为探究舱室内爆过程中凯夫拉材料防护结构的抗爆性能,[方法]在建立含多层甲板的实船舱段有限元模型的基础上,在两甲板之间建立舱室结构模型,并在其围壁内铺设凯夫拉材料装甲防护结构,计算舱室内爆过程中凯夫拉材料装甲防护结构的动态响应及毁伤。为正确模拟凯夫拉材料各向异性材料的属性特征,采用实体单元建立装甲防护层,对围壁上单元节点与凯夫拉材料单元节点采用tie约束,以保证节点共同运动。[结果]结果显示,未采用防护材料的舱壁在爆炸冲击载荷下发生了完全撕裂破坏,而采用了防护材料的舱壁只在冲击波正对位置发生了局部撕裂破坏。[结论]通过对比分析舱内不同起爆位置、在有/无凯夫拉材料装甲防护结构条件下的舱室毁伤特征,可为舱室的抗爆防护设计起到一定的支撑作用。