三维可压缩水气混合物射流冲击平板特性研究（英文）

根据质量和动量守恒方程,忽略流体的粘性,计入流体的可压缩性,建立水气混合物射流冲击平板问题的物理模型。采用内域双渐进方法对控制方程进行数值离散,平板边界和水域分别进行处理以满足各自的边界条件。数值结果与解析解及Autodyn的数值结果吻合较好。在验证方法合理性的基础上,深入地分析了含气量对射流冲击载荷特性的影响规律。数值结果表明:随着含气量的增加,冲击压力峰值将会显著地降低,而脉宽和射流冲击压力的极小值都会增大。     

基于间断有限元方法的可压缩水高速冲击平板特性研究

基于任意欧拉拉格朗日（ALE）方法,忽略流体的粘性,建立水射流冲击刚性平板的数值模型。为了更为精确地捕捉流场中压力波,该文推导了在ALE框架下的间断有限元方法。该方法易于提高数值离散的空间精度,数值稳定性较
　　好,利于精确模拟高速水射流冲击过程。对于自由液面的变形,采用径向基函数方法确定网格单元的速度。该方法采用边界网格节点的信息去推导出内部网格节点的信息,不需要单元信息。平头水柱射流冲击的数值结果与Autodyn的数值结果吻合较好。在验证方法合理性的基础上,文中对平头及圆头水柱中压力波的分布特性进行了分析。数值结果表明：当冲击在平板表面时,会在产生一个压力波之后向水域内传播,且使得平板受到较大压力的作用。此外,圆头水柱的射流冲击将会产生一个更大的压力峰值。     

不规则波对平板冲击作用数值模拟研究

文章采用数值模拟方法,建立了基于FLUENT软件的二维不规则波浪数值模型,探讨了波浪对水平板结构的作用机理.模型中采用RANS方程和标准k-ε方程,采用VOF方法重建自由液面.通过数值模拟复演了波浪冲击水平板结构的过程,将数值模拟结果与实验数据进行比较,验证了模型的可靠性.经过计算和分析,研究了波浪冲击平板过程中的冲击压力和流场特性,得到了冲击压力和流场的分布规律.分析了波陡,净空及板宽等参数对冲击压力和流场的影响.最后,给出了波浪冲击压力与相应水质点垂直速度间的统计关系,并对河海大学原有冲击压力的计算公式进行了改进,提出了新的冲击压力公式.研究结果表明:冲击压力峰值与相应的水质点垂直速度的平方成正比,修正后的冲击压力公式更为合理、可行.论文工作将对准确预测冲击载荷,掌握更多的冲击机理具有重要意义.     

高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性研究

射流冲击换热是一种有效的强化换热方法,射流喷嘴的个数及间距直接影响其换热效果.采用数值模拟方法对高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性进行研究,主要研究了单喷嘴和双喷嘴及喷嘴间距对其换热特性的影响.研究结果可为高温高速气体射流冲击的工程应用提供参考.     

不规则波对平板冲击作用数值模拟研究（英文）

文章采用数值模拟方法,建立了基于FLUENT软件的二维不规则波浪数值模型,探讨了波浪对水平板结构的作用机理。模型中采用RANS方程和标准k-ε方程,采用VOF方法重建自由液面。通过数值模拟复演了波浪冲击水平板结构的过程,将数值模拟结果与实验数据进行比较,验证了模型的可靠性。经过计算和分析,研究了波浪冲击平板过程中的冲击压力和流场特性,得到了冲击压力和流场的分布规律。分析了波陡,净空及板宽等参数对冲击压力和流场的影响。最后,给出了波浪冲击压力与相应水质点垂直速度间的统计关系,并对河海大学原有冲击压力的计算公式进行了改进,提出了新的冲击压力公式。研究结果表明:冲击压力峰值与相应的水质点垂直速度的平方成正比,修正后的冲击压力公式更为合理、可行。论文工作将对准确预测冲击载荷,掌握更多的冲击机理具有重要意义。     

水射流冲击作用下船体板架动响应分析

水射流冲击是一个极为复杂的流固耦合问题。目前大多数计算模型都是基于一定的假设,例如流体不可压缩,结构为刚性体等。本文基于三维波动方程,考虑流场可压缩性,计及水弹性的影响,采用双渐进法对流场进行求解,采用Abaqus软件模拟板架结构在水柱冲击下的动响应,实现了流体与板架结构的耦合求解,并分别分析了平板和加筋板在水柱冲击作用下的动响应。数值研究表明,冲击区域的中心处受到较大的瞬态冲击,冲击速度改变了射流冲击载荷的大小,使冲击响应随着冲击速度的增加而增大。而板厚的增加改变了板的刚度,对射流冲击具有良好的抵抗作用。     

波浪对平板结构冲击作用数值模拟

为研究波浪冲击特性,应用FLUENT软件建立了规则波与平板结构相互作用的二维数学模型,模型中采用RANS方程和κ-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面.对3种典型工况下的冲击过程进行数值模拟,验证了模型的可靠性,并确定冲击压峰值的平均值作为波浪冲击特性指标.通过大量的数值计算,分别对波陡、平板离开水面距离和板宽等因素对波浪冲击作用的影响进行了分析讨论,并与试验结果进行比较.     

波浪冲击平板过程流场的数值模拟

为研究波浪冲击过程的流场特性,应用FLUENT软件建立了规则波与平板结构相互作用的二维数学模型,模型中采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面.通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的可靠性,得到波浪对结构物底面冲击过程的流场变化特性.然后分别讨论了波陡、平板离开水面距离和板宽等因素对结构物底面水质点最大垂向运动速度的影响,并研究了水质点运动速度和冲击压力之间的关系.     

高速高温射流冲击传热特性的数值模拟

射流冲击传热作为一种有效的强化传热方法,射流冲击参数直接影响其传热效果.本文采用数值模拟方法对高速高温射流冲击的传热特性进行了研究,特别研究了喷嘴与冲击面间距离及喷嘴轴线和冲击面间的夹角对其传热特性的影响规律.研究结果对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及工程应用都有非常重要的指导意义.     

清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析

文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。     

主管受拉K型管节点抗冲击性能有限元研究

偶然荷载引起的撞击会造成海洋平台中的管桁架严重损伤,尤其是管节点的破坏,严重时会导致整个平台的损坏,因此管节点是海洋平台设计研究中的一个重要内容.本文以海洋平台中常见的K型管节点为研究对象,利用有限元软件ABAQUS研究了3个主管在受拉状态下的K型管节点的抗冲击性能.在研究过程中以几何参数和荷载参数为主要变量,分析了各相关参数对管节点的抗冲击性能的影响.确定了K型管节点在冲击荷载作用下的破坏模态.在对冲击力、位移、能量耗散等时程曲线的分析中揭示了抗冲击性能工作机理.研究结果表明:支主管的径厚比以及支管的拉压状态对管节点所受到的最大冲击力和节点变形具有较显著的影响.     

浮体升沉和纵摇运动对甲板上浪载荷影响数值研究（英文）

In this paper, the influence of heave and pitch motions on green water impact on the deck is numerically investigated. The vessel motions are determined using a potential theory based method and provided as input to finite volume based CFD computations of green water phenomenon. A dynamic mesh approach is adopted to determine instantaneous body positioning in the fluid domain.Detailed validation studies with published experimental results for 2D and 3D fixed vessel cases are initially performed to validate the present numerical approach before studying the moving vessel problem. The results show that inclusion of heave and pitch motion changes the disturbed wave field near the bow which influences the free surface as well as the impact loading due to green water. The effect of wave steepness on green water impact is also investigated and it is seen that the present numerical method is capable of capturing green water load. It is observed that the effects of vessel motions on green water load are not negligible and one should consider this effect too. The incorporation of vessel motions in the vertical plane affects the green water loading on the deck.     

喷淋除尘移动水槽结构分析

基于MSC.Marc有限元分析软件,对喷淋除尘移动水槽进行结构分析。结果表明,移动水槽在静载下不会出现损坏。启动、水平载荷和垂直载荷三种工况下,水槽连接处均产生高应力区,易疲劳破坏。启动时冲击载荷及水箱悬空时引起的载荷工况下水槽连接处等效应力最大,应该予以重视。     

A numerical investigation into strength and deformation characteristics of preloaded tubular members under lateral impact loads

This paper presents the results of a numerical investigation into the structural behaviour of preloaded tubular members under lateral impact loads by means of finite element method. The lateral load represents a statically modelled impact from collision between tubular member and a solid rectangular indenter. Three different kinds of end conditions have been applied to the model and the effects of boundary conditions are investigated. Also, the effect of preloading on the buckling strength as well as the ultimate strength for laterally impacted tubes is assessed and it will be shown that preloading and position of applying force directly affect these strengths. In other words, by increasing in the amount of preloading, ultimate strength reduces and member tends to collapse under lower amounts of loads. The influence of the position of applying lateral load has also been addressed and relevant results will be discussed. In order to verify the performance of numerical model, the results have been examined against an available experimental test.     

港口集装箱装卸作业的碳排放量计算方法

港口属于能源密集型行业,码头前方装卸生产和后方储运作业中的能源消耗量和碳排放量较高。结合港口集装箱码头的装卸作业,重点分析各装卸运输设备的能源消耗指标及其影响因素,提出计算集装箱码头碳排放量的理论公式,为定量描述集装箱港口碳排放情况提供参考。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

液舱内大幅晃荡引起的压强预报

本文基于流体体积(VOF)法就部分装载液体的液舱内的晃荡压强进行了二维数值计算.为了模拟大幅晃荡引起的冲击压强,重点对数值计算较为敏感的速度边界条件进行了数值处理.通过对某一矩形液舱内的液体晃荡的计算,得到了自由表面位置和压强的时间历经曲线.计算结果同实验值的比较显示:本方法可以用于计算预报大幅晃荡引起的载荷.     

气体-固体粒子两相流理论及其应用

本文运用气体─固体粒子两相流理论，将流动视为气体和固体粒子伪流体的混合物的流动，对内破裂现象进行了理论研究，并给出了基于实验结果和考虑相容百分数的影响的固体粒子阻力系数公式。运用有限控制体积法进行了数值模拟计算，结果可信。这项研究还为多相流的传输、泥沙沉积现象等研究提供了理论和计算基础。     

Green water loading on a floating structure with degree of freedom effects

The aim of the present work is to investigate whether the degree of freedom (DOF) of a floating body has a notable effect on the maximum impact pressure due to green water on deck. The analysis is carried out for a box-shaped floating structure with a deckhouse, using experimental and numerical means to model the green water load. Green water on deck and impact on the deckhouse is generated by the impingement of a focusing wave group on a floating structure. Computations are performed using a two-dimensional constrained interpolation profile-based model solving the Navier–Stokes (N–S) equations with free surface boundary condition to deal with nonlinear water–structure interactions. The free surface is captured by a volume of fluid (VOF)-type tangent of hyperbola for interface capturing/slope weighting (THINC/SW), which is more accurate than the original THINC scheme. The verifications of the simulation through a series of model-to-model comparisons are performed in a two-dimensional glass-wall wave tank. Experimental water surface elevations, body motions and impact pressure are compared satisfactorily with the computed results for different DOFs cases. As a result, the peak impact pressure due to green water decreases rapidly with the increasing DOF.     

喷孔位置对船用天然气发动机燃烧及排放影响的模拟研究

为了探究天然气与柴油喷孔位置对天然气发动机燃烧和排放的影响,基于L23/30天然气发动机,建立了柴油引燃天然气的发动机模型,利用CONVERGE软件对燃烧过程和排放进行模拟分析。模拟结果表明：由于天然气与柴油喷孔位置变化的影响,会导致柴油引燃天然气在空间的变化,因此对发动机的燃烧和排放造成了影响,通过对比不同喷嘴间的距离和不同喷嘴分布的设计方案得出,采用中心对称设计时获得了较好的燃烧和排放性能。