基于Orcaflex的张力腿网箱水动力分析

基于凝集质量法和等效网目法对网衣进行等效处理,利用大型水动力分析软件Orcaflex建立张力腿网箱模型,求解分析张力腿网箱在在波浪作用、海流作用和波-流联合作用3种外载荷情况下浮于水面和下沉时系泊缆有效张力的变化情况。分析结果可作为张力腿网箱安全建设的理论依据,对张力腿网箱模型在海洋工程中的应用具有一定的参考价值。     

边界和长度对管节点附加水质量的影响

运用三维边界元方法,通过数值计算,证明在一定条件下流体边界、构件长度对管节点附加水质量均存在较大影响,以方形和圆形构件为例,分析构件附加水质量受这些因素影响的变化规律。     

Fluid forces acting on three and four long side-by-side flexible cylinders undergoing flow-induced vibration(FIV)

Multiple side-by-side cylinders are widely employed in many engineering applications. Consequently, flow-induced vibrations (FIV), which have a significant influence on structural reliability, have drawn considerable concern from many investigators. Due to the complicated wake interactions behind the cylinders, the hydrodynamic characteristics of multiple side-by-side cylinders subject to FIV are obviously different from those of a single cylinder. Hydrodynamic force coefficients play an important role in evaluating structural reliability and predicting fatigue damage. However, few relevant investigations have been performed on hydrodynamic force coefficients of multiple side-by-side flexible cylinders, which require further research. In this paper, the hydrodynamic force coefficients of three and four side-by-side flexible cylinders with a spacing ratio of 6.0 are obtained by an inverse analysis method based on the oscillation displacements. In the resonance regions, the hydrodynamic force coefficients of multiple cylinders exhibit variation trends similar to those of a single cylinder, especially at higher reduced velocities. In the mode switch regions, relatively large deviations exist between the coefficients of multiple cylinders and single cylinder. The inner cylinder in the three-cylinder system shows prominently distinctive behaviour compared with the outer two cylinders. For the four-cylinder system in a side-by-side arrangement, the outer two cylinders show relatively slight differences between each other compared with the inner two cylinders.     

基于分布质量轴模型的回旋振动计算方法

根据旋转Timoshenko梁的运动微分方程,推导了计算船舶推进轴系回旋振动时分布质量轴模型的传递矩阵。相对于集中质量轴模型,分布质量轴模型可以计入轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺力矩以及剪切变形的影响,更加逼近船舶推进轴系回旋运动的实际物理模型,因此能更精确地计算轴系的临界转速和固有振型。在分布质量轴模型的基础上,采用数值稳定性良好的改进Riccati传递矩阵法编制了回旋振动计算程序,并应用于两型船舶的推进轴系计算。将文中方法的计算结果与有限元法以及第三方计算报告进行了比对,结果具有良好的一致性,从而验证了方法的正确性和计算精度。     

基于GIS系统的内河高水位差架空直立式码头灾害评估

根据规范方法并结合工程实际和内河大水位差码头关键技术问题,依托大量的数值计算,对内河大水位差架空直立式码头在各种荷载组合下的灾害进行了预测。利用ArcView将预测结果与地理信息系统有效地结合起来,建立了内河大水位差架空直立式码头灾害预测与管理系统,实现了港口安全评估的动态化管理。通过对系统测试数据的评估,可以有效提高码头的装卸效率,实时评估码头的安全性能。     

阻振质量刚性隔振在舰船基座结构中应用研究

基于波动理论,探讨了阻振质量对典型船体连接结构中振动波传递的阻抑特性。兼顾基座阻振质量布置工艺,开展了阻振质量偏心距对其隔振特性的影响研究。从工程应用的角度出发,将阻振质量带引入动力舱段基座结构的刚性隔振设计中,联合应用声固耦合法和统计能量法数值研究了阻振质量截面尺寸、截面形状参数和布置位置对舱段全频段隔振特性的影响规律。在此基础上,开发了动力舱段基座阻振质量隔振效果工程快速预报方法,旨在为艇体早期结构声学设计提供参考。     

深海张力腿非线性动力学分析

深海复杂载荷易引发张力腿涡激振动。考虑涡激载荷、流体阻尼力、预张力和平台运动等耦合作用,根据Hamilton原理建立张力腿空间非线性动力学方程,然后采用有限差分法进行数值求解。考虑南海海况,讨论典型张力腿平台动力响应特点,通过研究可为深海平台的设计和安全运行提供技术参考。     

Second-order wave run-up on a vertical cylinder adjacent to a plane wall based on the application of quadratic transfer function in bi-directional waves

A numerical model was developed in this study to simulate the wave diffraction caused by an arbitrarily shaped structure in the presence of bi-directional incident waves based on a higher-order boundary element method (HOBEM). Based on the developed model, the wave elevation quadratic transfer function (QTF) in bi-directional waves, which is defined as the second-order wave elevation caused by two incident waves of unit amplitude from two directions, can be determined. The developed model was subsequently used to investigate the wave interaction with a cylinder situated near a vertical wall. The image principle was applied to transform the original problem into an equivalent one of wave diffraction caused by two symmetrical cylinders in open seas exposed to bi-directional incident waves. The second-order wave run-up on the cylinder can then be determined using the wave elevation QTF obtained from an analysis of the equivalent problem. A detailed numerical analysis was then conducted. Numerical results revealed that the presence of the vertical wall can apparently disturb the wave diffraction process from the cylinder, and lead to significantly amplified second-order wave elevation within the region between the wall and cylinder. In addition, the respective contribution from the first- and second-order components to the overall wave elevation around the cylinder was discussed.     

基于数值模拟的半潜式钻井平台附加质量研究

为了较为完整地明确计算钻井平台影响附加质量的因素,以及附加质量之间的关系,文章主要基于数值模拟计算的方法,通过水动力分析软件AQWA求解平台36个附加质量分量,通过与数学模型计算对比分析得到相应的结果。从AQWA分析得到的视图中可知,平台的附加质量分量随波浪频率的变化而变化;在横荡方向的附加质量由小到大依次为型一、型二、型三平台,与平台在xoz平面内的面积投影大小关系对应,而纵荡方向附加质量基本与平台在yoz平面内的面积投影大小关系对应;通过公式计算的附加质量分量与数值模拟的独立附加质量分量数高度一致。得到平台的附加质量大小与波浪的频率有关;平台在坐标平面上的投影面积大小能在一定程度上反应出附加质量的大小;36个附加质量分量中有21个是独立的。     

计及流体效应的三体船流固耦合自振特性

采用有限元法和边界元法比较分析三体船结构的流固耦合振动问题,探讨深V型、浅吃水侧体的附连水质量对三体船总振动特性的影响。通过对全船三维结构有限元模型进行纯数值计算,获得三体船结构在无限域流场中的湿模态特性。研究发现,计及流体效应后的三体船自振频率比干模态频率明显降低,首部水平振动与尾部扭转振动的耦合振动在高阶模态中较为突出,侧体的附连水质量对三体船垂向和水平振动影响较小。     

基于面元法的船舶螺旋桨附连水质量与阻尼计算方法研究

在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数。但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略。针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分析中常使用的面元法,构建了螺旋桨随轴系在水中振动时的附加质量与阻尼数值计算方法。目前求解附加质量的经典方法是基于运动物体引起流体动能变化来求解,但该方法不能求解附加阻尼。文中证明了所提出的方法与经典方法是完全等价的,同时利用该方法还可以求解附加阻尼。最后以球体、椭球体及螺旋桨为对象给出几个算例,并与解析解或其它文献计算结果比较,误差均在合理范围内,表明文中提出的方法的有效性。     

船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展

  目的  为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,  方法  将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析（WPA）法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。  结果  将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。  结论  研究成果具有一定的工程应用价值。     

基于最小二乘法的曲轴振动不平衡信号分析

曲轴机构振动是柴油机整体振动的核心,加强柴油机曲轴机构的动态特性分析是研究柴油机振动机理和实施振动监测与故障诊断工作的重要内容。文章首先对曲轴机构的不平衡原因进行综合分析,然后设定曲轴振动信号,并结合最小二乘法原理对曲轴振动信号进行拟合,最后利用实验数据进行曲轴振动信号的不平衡量分析,并验证了本课题研究方法的可行性,为异常不平衡信号测取与分析提供方法与依据。     

复合阻振技术在舰船支撑结构中的应用研究

基于质量阻振机理,分析了阻振质量偏置安装及空心阻振质量结构对阻振性能的影响,提出了综合质量阻振与阻尼减振的支撑结构复合阻振技术。采用FE-SEA法,建立了支撑结构至圆柱壳体的振动传递及声辐射特性分析模型。对比了支撑结构底部阻振、四周阻振和双层阻振的阻振性能,分析了在支撑结构表面粘贴阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,双层阻振比单层阻振、约束阻尼比自由阻尼的减振降噪效果更加明显,复合阻振技术比单独减振设计的减振频率更宽,减振效果更好。复合阻振技术对支撑结构的减振设计具有工程应用价值。     

超大型耙吸挖泥船的自由振动分析

采用直接简化计算方法和三维有限元方法对某超大型耙吸挖泥船进行自由振动频率的计算。直接简化计算方法参考CCS船体梁固有频率计算;三维有限元方法借助商用有限元软件,建立全船三维有限元模型,结合初期的总体质量分布,进行直接计算。论文旨在寻求适合于挖泥船类的船体梁固有频率估算方法,以及探讨随着船舶大型化和高强度钢的大量使用而可能引发的超大型耙吸挖泥船的船体波激振动问题。     

海洋平台机座阻尼结合阻振质量减振分析

应用波分析法研究结构声在机座板结构中的传导特性,并对比分析层合阻尼结构的解析解和数值解,验证阻尼建模方法的正确性.依据阻尼材料的工程选用原则对阻尼材料进行选型,并基于有限元法研究阻尼粘贴方式对机座结构的动力学特性影响规律,分析表明多层复合阻尼材料相比于普通阻尼材料具有更好的减振效果.在此基础上研究某平台发电机组机座敷设多层复合阻尼结构对平台舱室振动特性的影响,并分析阻尼层厚度对平台振动特性的影响.研究阻振质量对贴敷多层复合阻尼减振特性的影响,研究表明阻振质量结合阻尼减振可使减振效果相比单独应用阻尼有较大程度提高.     

基于PumpLinx的鱼雷齿轮泵内部流场及流量特性的仿真分析

为研究转速与流体介质对齿轮泵性能的影响,运用PumpLinx软件对齿轮泵内部流场及其流量进行瞬态仿真分析,并与试验数据进行对比,分析转速与流体介质对齿轮泵内部压力场及输出特性的影响。数值结果表明:齿轮泵平均流量与试验数据吻合较好,入口流量随时间呈锯齿状波动,出口流量则呈波浪状的较小波动,而且流量脉动率随转速的增大而减小;齿轮泵内压力从低压腔呈阶梯状向高压腔过渡,且入口易因超低压而出现空化现象,导致其压力脉动率高于出口。此外,流体介质为水时的流量脉动率略低于油。研究结果为降低鱼雷齿轮泵的振动和噪声等危害提供了理论指导。     

流体域特性对流固耦合振动计算的影响

船舶结构的水下振动预报一直受到广泛的重视,计算机技术的发展使得有限元法成为求解复杂船舶结构流振耦合振动的有效方法。本文基于船体结构与周围流体介质的耦合作用建立典型圆柱壳流固耦合振动计算的有限元模型,重点分析流体域边界处理方式、流体域形状、流体域范围对耦合振动计算结果的影响,提出合理的流体域建模方法。同时分析流体网格控制方式对于耦合振动计算的影响,为水下结构物耦合振动分析提供参考。     

减振器冲击性能测试方法研究

根据舰船所受到的冲击力学过程,对减振器冲击性能测试问题进行了分析,提出了基于气缸式冲击模拟台的减振器冲击性能测试方法,并介绍了试验测量系统.采用该方法对钢丝绳减振器作为冲击防护元件时的力学特性进行了研究,得出了该元件关于压缩/拉伸非对称的冲击耗能特性,并分析了参数变化特点.     

基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

  目的  载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,  方法  基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。  结果  结果表明：设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。  结论  此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。