任意桥梁截面自由扭转常数计算的快速方法

计算任意截面的自由扭转常数可采用有限元分析方法,位移法有限元计算出的自由扭转常数比理论值偏大且网格剖分尺寸大小明显影响计算速度。本文从弹性理论圣维南自由扭转问题基本假设出发,针对悬臂梁模型采用基于位移的最小势能原理和基于应力的最小余能原理两种方法,推导势能泛函和余能泛函表达式,并求得泛函的极小值从而推导出相应的有限元方程,得到两种计算自由扭转常数公式。根据推导出的有限元方程,采用三角形单元编写程序进行两种截面的计算并与理论值对比。对比结果表明,采用两种方法计算自由扭转常数并取其平均值作为最终结果相较于采用单一位移法计算其精度大幅提高,两种方法互相参考有利于解决计算结果偏大和计算量过大的问题。     

漂浮式风力机在纵摇运动下的气动性能数值研究

与固定式风力机不同,漂浮式风力机气动性能受六自由度平台运动影响。其中,平台纵摇运动的影响尤为重要。本文基于计算流体力学(CFD)方法,使用IDDES模型和重叠网格技术,研究漂浮式风力机气动性能在纵摇运动影响下的特性。使用实验数据验证数值模型,对漂浮式风力机在纵摇运动影响下的气动响应和周围流场实施数值模拟。结果表明,漂浮式风力机气动响应与平台纵摇运动同周期变化,且叶轮推力、扭矩的幅值以及平均功率随纵摇运动振幅增加而增大,随纵摇运动周期增加而减小。此外,发现漂浮式风力机在纵摇运动中的动态失速和尾涡干扰现象。漂浮式风力机的纵摇运动将对其气动性能产生较大影响,因此应在设计阶段予以考虑。     

颗粒阻尼抑制水下航行器轴系纵振模拟试验

在简谐激励条件下，应用轴系颗粒阻尼纵振抑制模拟试验装置研究了旋转工况下的颗粒阻尼减振比；探讨了单腔体多颗粒和多腔体多颗粒时的轴系模拟系统加速度变化，讨论了颗粒的材料、粒径、质量填充比、腔体数量、转速、激励频率与位移等参数对系统减振比的影响规律。研究结果表明:在单腔体多颗粒条件下，填充有铜、钢、橡胶包钢颗粒的系统减振比处于7.83%~8.91%，橡胶颗粒的系统减振比接近于0；铜、钢、橡胶包钢颗粒有明显的抑振效果，颗粒的材料密度和阻尼比越大，抑振效果越好；当颗粒质量填充比为15%时，系统减振比最高为13.77%，但当质量填充比超过15%时，减振比有所降低，故质量填充比一般应根据实际情况控制在15%左右；粒径、转速、激励频率与位移幅值的变化对系统减振比的影响分别为1.76%~8.68%、6.77%~12.50%、4.41%~10.12%与2.19%~7.05%；在多腔体多颗粒工况下，当颗粒总质量填充比和转速一定时，腔体数量对系统减振比有明显影响；当腔体数量为3时，转速为100 r·min-1和质量填充比为25%的最佳系统减振比为22.5%；在多腔体多粒径颗粒工况下，当总质量填充比为10%，转速为50~150 r·min-1的系统减振比波动不大，平均为14.18%，这表明多腔体多粒径组合对转速不十分敏感，具有较好的减振效果，可拓宽转速使用范围。      

新型零航速矢量减摇系统研究

针对海洋科研平台、科考船等减摇系统的快速响应性工作需求,在螺旋桨推进器基础上开发了一种零航速矢量减摇系统。本文介绍系统机构设计及其工作原理,结合耐波性计算分析获取船舶横摇规律,采用滑台搭载重物往复移动方式,模拟船舶规则横摇以获得规则波实验条件,并通过船模实验验证该减摇装置作用下的船舶横摇减摇效果。零航速规则波模拟实验研究表明,该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够大幅提高船舶的耐波性,为后续工程试验船舶上安装该减摇系统奠定理论与实验基础。     

Influence of initial heeling angle on ship roll motion response北大核心CSCD

[目的]系统地研究初始横倾角对随机横浪下船舶横摇运动响应的影响。[方法]以路径积分法为基础,通过数值求解控制横摇运动微分方程概率属性的Fokker-Planck方程,得到横摇运动响应的概率分布。[结果]结果显示,初始横倾角对船舶横摇运动响应谱的影响有限,但对横摇角概率分布以及横摇运动响应极值分布的影响十分明显,且会造成船舶安全性的显著恶化。[结论]路径积分法可作为研究随机海浪下船舶横摇运动特性的有效数值方法。     

联轴式缆车的自平衡原理和计算公式

既使采用单点牵引的方式，联轴式缆车在一定条件下也能自动平衡其载货偏心产生的偏心力矩。本文论述四轮联轴式缆车的自平衡原理，推导有关计算公式并分析其适用条件，为集装箱横向缆车的设计奠定理论基础。