双轴加载下船底纵骨疲劳寿命试验与数值模拟研究

以实尺度制作了疲劳试验的试件,对45000DWT江海直达散货船船底纵骨与水密及非水密实肋板连接处进行了双轴恒幅循环载荷下的疲劳试验,记录了热点处的疲劳裂纹扩展长度和对应循环次数,获得船底纵骨疲劳特性;根据不同节点处裂纹萌生和扩展情况,得出非水密节点处是疲劳危险处;用动态应变仪记录热点处的应变,根据新版《船体结构疲劳强度指南》中的热点应力法计算热点应力,用试验数据拟合了一条S-N曲线,与指南提供的D曲线进行了对比分析,验证了D曲线的合理性。同时用MSC.Patran软件建立有限元模型,选取2007版《船体结构疲劳强度指南》中名义应力法对应结构形式的F曲线,用MSC.fatigue模块计算了相应节点的总疲劳寿命,将有限元结果和试验结果进行对比,验证了热点应力法的准确性。     

船用SCR系统的设计与数值优化

针对某型船用柴油机满足IMO Tier III标准的要求,设计了两型16种SCR反应器,采用数值模拟的方法研究了结构参数对反应器内气体流动的影响。结果表明在30°~45°区间较小的过渡角及较长的过渡段有利于气流的均匀分布;长径比在0.3~3之间变化时,随长径比增加,入口截面的均匀性指数先减小后增加,而中间截面则持续增加后趋于平缓。选取过渡角30°,长径比2.43的圆型SCR反应器研究了喷射参数对于尿素溶液喷射效果的影响,结果表明喷孔与轴线的角度在30°~60°时液滴平均行程随角度的减小而增加,有利于溶液的蒸发,同时喷射点应尽量远离壁面。     

潜艇典型结构受多物体撞击数值仿真的试验验证

以双壳体潜艇的典型结构—双层环肋圆柱壳受多物体撞击为研究对象,开展了模型试验,并与仿真计算结果进行对比,验证了有限元数值仿真方法对求解该类问题的有效性。还从结构损伤变形、撞击力历程和能量转换等方面对多物体撞击壳体过程的动响应特性进行了分析。研究成果将为潜艇抗撞能力的评估及抗撞结构的设计提供参考。     

江苏沿海滩涂围垦对近岸波浪场的影响

采用当前较先进的第3代海浪模式SWAN,根据江苏沿海滩涂围垦规划(2010—2020年),分别模拟了围垦前后夏季、冬季及台风期间的波浪场,并结合Jason-1卫星高度计观测的有效波高数据进行验证,分析江苏沿海滩涂围垦对江苏近岸波浪场的影响。江苏沿海滩涂围垦规划工程实施后,江苏北部沿海规划围垦区波高及周期变化较小,而南部规划围垦区海域波高及周期变化较大,但影响幅度有限,数量级较小。     

航电枢纽调节山区航道设计最高通航水位的确定

航电枢纽人工调节将引发下游航道水位和流速的变化,对船舶通航条件带来较大影响。针对航电枢纽调节下典型山区航道——兰江航道,采用数值模拟手段,计算航道上游规划姚家枢纽和灵马枢纽建成后,不同重现期洪水下的水位、流速分布等水力特性,最终得到航道设计最高通航水位。计算结果表明:10 a和5 a重现期下航道特征水位超过警戒水位较多,不利于河道防洪和航行安全;3 a重现期洪水对应水位的局部分航段流速较大,影响航道运行安全和航道运输的综合效益;结合航道建设和运行的经济效益、航道以及行船安全,认为以2 m/s适航流速作为参考条件、经试算获得的90%洪水频率对应的特征水位作为兰江航道设计最高通航水位较为合理。     

威海船厂港域泊稳试验研究与数值模拟

针对威海船厂搬迁工程进行了港域波高物理模型试验研究。试验表明在2 a一遇波浪条件下大多数泊位满足泊稳要求,个别泊位不满足要求但相差不大。采用MIKE21-BW模型,考虑波浪的反射、绕射、破碎等物理现象建立近岸波浪数学模型,对港域单向不规则波传播变形过程进行数值模拟,将数值计算结果与试验结果进行比较。二者在港池外有效波高最大差值为0.29 m,港池内最大差值为0.1 m,吻合度较高,表明BW模型可用于威海船厂近岸波浪传播变形与泊稳计算。     

LNG低温管道PIR保冷层内部温度随厚度变化的数值模拟研究

应用ANSYS Workbench软件对LNG低温管道PIR保温结构进行稳态热分析,采用导热系数法对PIR保冷层内部温度随厚度变化进行数值模拟研究,得到PIR保冷层内部温度随保冷层厚度变化关系,该研究结果为LNG管道保冷结构的优化设计提供了理论依据。     

某抽水蓄能电站侧式进/出水口体型优化数值模拟

对某抽水蓄能电站侧式进/出水口进行三维数值模拟,发现原体型存在不利水流现象。通过将扩散段底板坡度6%调整为2%,得到优化体型,以期望满足水力学要求。优化体型计算结果表明,减小扩散段底板坡度对进/出水口的水流流态、拦污栅断面的流速分布和不均匀系数、进出水口的水头损失等均有一定的改善作用。     

单通道混合信号粒子滤波盲分离算法的快速实现

粒子滤波可以处理非线性非高斯问题,可以应用于混合信号的盲分离中,是一种有效的盲分离算法。但是粒子滤波算法存在一个很大的缺陷,其复杂度太大,为了减少粒子滤波运算时间、提高运算效率,通过对粒子滤波实现过程中的符号向量进行前置扩维,从而改进了粒子滤波实现方法。仿真结果表明：改进后的算法在运算速度上相比之前有了比较明显的提升。     

船用EH36板两层两道焊接温度场分布

运用大型有限元分析软件Abaqus,对船用钢板EH36平板CO2气体保护焊的温度场进行三维动态分析。以8 mm EH36平板为研究对象,考虑材料的热物理性能和对流、辐射散热的影响,建立Y型坡口对接两层两道焊模型,利用过渡网格技术划分网格,采用双椭球热源模型和"单元生死"技术实现焊缝填充的动态过程。得到EH36温度场的分布规律,并研究层间冷却时间对焊接温度场的影响。