基于NX的船舶有限元前处理系统研究

以NX的CAD/CAE集成平台为基础,并利用其提供的二次开发技术实现船舶有限元的前处理系统。基于已完成的船舶设计系统,首先将设计模型转换成简化模型,并进行简化;然后简化模型转化成多面体模型,并进行相关的几何清理;最后使用自动化的网格剖分器生成有限元网格,并赋予单元属性。以一艘散货船为例,利用该系统进行三舱段建模,生成了理想化的网格。测试表明:系统可以满足船舶有限元建模的需求,同时有效提高建模的效率。     

杂交有限元网格自动生成方法及其应用

本方法基于坐标变换，按保角映射原理，通过Ｌａｐｌａｃｅ方程、Ｐｏｓｓｉｏｎ方程，将实际计算水域变换为规则的矩形域，尔后剖分矩形域，反演出实际水域中的对应网格点，该方法生成网格时，只需给出边界坐标，具有剖分省时、可适应较复杂边界的优点，亦可根据没区域的水流特征，生成不同的有限元网格并可随意进行局部加密。     

大坝混凝土二维随机骨料的数值模拟

为了在细观层次上对大坝混凝土进行数值模拟,进而从机理上认识其力学性能和宏观实验现象,利用MATLAB脚本编程自动生成大坝混凝土二维细观几何模型,然后将圆形、凸多边形两种剖面形状的随机骨料细观几何模型导入ANSYS有限元软件进行网格剖分。最后分别使用三级配和四级配大坝混凝土算例进行验证。结果表明：此方法所建的随机骨料模型能够很好的模拟天然骨料和人工骨料而且原理简单、快捷、高效,为进一步对大坝混凝土细观力学数值研究奠定基础。     

共形FDTD网格剖分方法及其在舰船电磁环境效应仿真中的应用

对于时域有限差分（FDTD）数值仿真方法,网格生成是其重要前处理过程。大部分商业模型都使用三角形面片描述其结构,而FDTD必须使用六面体网格,因此必须使用合适的剖分算法将模型结构对齐到FDTD的计算区域。而目前基于原点探测的传统网格生成算法存在效率和精度等若干问题。基于射线追踪原理,通过检测网格射线族和三角形面片模型间的交点位置,求解模型结构和FDTD元胞之间的位置关系,从而可高效、精确生成FDTD仿真算法必须的网格信息,并通过进一步应用多方向射线追踪方法,解决特殊模型结构可能导致部分模型的剖分信息不完整的问题。最后,通过将该剖分方法应用于带有战斗机的航母飞行甲板模型,并结合高阶共形FDTD方法,成功预测其在高功率电磁脉冲下的表面电流分布问题。     

结构有限元模型局部细网格快速生成方法

在船舶结构设计环节,一般采用直接计算方法评估结构强度。对于应力集中区域,需采用子模型法进行细网格计算。考虑到这项工作繁琐费时,严重影响设计效率,提出一种快速生成结构有限元子模型局部细网格的方法。该方法基于"由几何生成有限元网格,并采用添加辅助硬线以保证网格质量"的思路。利用Visual Basic语言,基于Catia和Femap的二次开发功能,编制可靠、实用的程序,可极大地提高子模型的建模效率。以某集装箱船的舱口角隅为例,验证其可靠性和快速性。     

驳船载导管架拖航及下水工况中的结构强度分析

根据相关规范,应用ANSYS有限元软件对上海船舶研究设计院的导管架拖航/下水驳船的设计方案进行了结构强度的有限元分析.为取得可靠的计算精度,对导管架、滑道和驳船均进行了精确的有限元建模,对该设计方案进行了多工况的应力和变形的计算,给出了有限元模型建立过程中单元的选取、网格剖分以及约束和载荷的处理方法,并对计算结果进行了分析,从而提出了结构改进建议和作业环境要求.本文的研究成果为驳船的设计及结构强度分析提供了参考方法.     

船体分段吊装眼板有限元细网格快速生成方法

提出一种船体分段吊装眼板有限元细网格快速生成方法,在粗网格基础上对吊装眼板几何模型进行网格细化。建立吊装眼板有限元网格细化流程,确定细化区域,划分细化区域,控制节点间距,生成细网格,并进行实例分析。结果表明,该方法可较大地提高船体分段吊装眼板的建模效率。     

基于有限元网格的液货体积计算方法

为获得各种装载情况下的液货体积,方便后续液舱的载荷计算,提出一种基于有限元网格的液货体积计算方法。该方法以有限元网格为基础,根据网格的几何信息,通过网格几何拓扑分析、向量运算等手段,计算液舱在不同液位的重心位置,船舶在不同吃水下的排水量以及浮心位置。以某油船为例,计算货油舱的液货体积及不同吃水和首/尾倾下的排水量,结果表明,该方法误差极小,满足有限元分析的要求,计算得到的舱容表数据可应用于静力自动平衡、非满液舱液位计算等。     

基于FLUX软件的舰船磁场计算

本文以专用的电磁场有限元分析软件FLUX为仿真计算的平台,对舰船磁场的有限元仿真计算问题进行了研究和探索。通过对舰船实体几何模型的建模、模型的有限元剖分等进行的深入研究,实现了舰船磁场的有限元计算。仿真计算结果经磁性船模实测磁场值验证,其误差小于20％,可应用于工程实践。     

基于CFD的船舶船体总阻力预报方法

为了对船体航行阻力大小进行预测,使得设计人员在设计阶段便能够对船身结构进行优化改进,以获得性能优良的船身结构。基于UG建立船身与水流相互作用的几何模型,并借助hypermesh环境对几何模型进行离散化,得到高质量的流体动力学计算网格。将船头前部网格作为入口边界条件,后部以及侧面网格作为出口边界条件,船身对称面网格作为对称边界条件,建立有效的有限元计算模型。采用Fluent求解器对有限元模型进行求解,设定最大迭代步数为100步。通过对求解过程中动力粘度、速度、压力等重要的动力学参数残差收敛情况进行监控,表明整个计算过程收敛,得到的计算结果与实际情况相符合。通过CFD计算,得到了船身周围水压分布情况,根据船身前后方向水压差以及船身截面积,计算得到了船舶航行阻力。     

全要素雷达目标模型构建方法

雷达目标模型的构建是雷达目标数据仿真领域的热点之一,本文首先就影响目标生成的内外部因素进行分析,包括RCS起伏等目标自身因素、雷达工作参数及性能指标的影响和电磁环境因素的影响,对目标因素、雷达自身因素及电磁环境因素进行详细的数学模型阐述,并仿真了目标原始视频。该模型可以通过参数配置、基础数据替代等方式实现快速扩展。     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

  目的  在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,  方法  通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模型来代替复杂的电磁热耦合计算。使用COMSOL Multi-physics软件建立钢板静止式感应加热有限元模型,运用磁热耦合计算方法和简化方法分别计算钢板加热后的温度场,并对采用2种方法得到的温度场分布结果进行比较,以验证简化方法应用到热源模型的可靠性。  结果  结果表明,运用所提简化计算方法得到的热源模型具有可靠性。  结论  相比于磁热耦合的方法,采用热源简化方法计算钢板感应加热过程,可以有效缩短计算时间,且在钢板移动式感应加热的计算中,能很好地解决模型过于复杂、计算时间过长等问题。     

海战场电磁环境可视化系统设计与研究

对电磁空间的信息争夺是敌我双方争夺＂信息优势＂的主要战场。战场电磁环境的透明化及其作战研究是一个急需解决的问题。从作战指挥需要出发,提出了海战场电磁环境可视化系统的设计原则及应满足的具体要求,列举了实现电磁环境可视化的几个基本要素,并构建了电磁环境可视化系统的总体框架和模型。     

变频器供电的三相异步电机的噪声特性

  目的  为了研究变频器供电下的异步电机振动噪声,提出基于多回路模型的异步电机径向电磁力计算方法。  方法  在由定转子基波电流计算气隙磁动势的传统计算方法的基础上,推导由任意定子绕组及转子导条电流计算气隙磁动势及其产生的径向电磁力的解析计算公式。介绍多回路理论及电机各电磁参量的计算方法,建立异步电机多回路动态仿真模型,获得异步电机定子绕组及转子导条电流,推导其产生的径向电磁力的解析公式,并由此计算异步电机径向电磁力,估算其产生的振动。  结果  通过实验验证,发现计算得到的电机振动加速度频率及幅值与实验结果吻合。  结论  所得结论和计算方法可为变频器供电异步电机的低噪声设计提供支持。     

潜艇舱内电磁干扰特性分析与典型问题处置方法研究

潜艇舱内电磁环境的复杂性、多样性问题严重影响其生命力和战斗力。从影响电磁兼容性问题的三要素出发,建立了设备抗干扰效能和系统电磁兼容性模型,综合分析了潜艇舱内电磁干扰特性,给出了几类典型电磁干扰问题的机理分析与处置方法,最后针对潜艇舱内总体电磁兼容性控制问题提出了"隔离屏蔽、优化布置、提高设备抗干扰指标"的总体思路与具体实施建议。     

钢板感应加热机理及电磁-热耦合场的数值模拟

在船体外板水火成形工艺的实际加工和机械自动化加工试验中,研究发现使用氧-乙炔火焰热源存在很多难以解决的问题和局限,为此本文提出了采用电磁感应加热取代氧-乙炔火焰加热,阐述了感应加热的原理和过程,并利用ANSYS有限元软件对感应加热中的电磁-热耦合场进行了数值模拟,对计算结果进行了相应分析.     

电压源供电电机负载电磁场分析技术

本文提出应用Ansys电磁分析模块,采用场路耦合时步瞬态有限元方法,直接对计算模型施加电压激励,得到电机的电流和负载磁场,该方法可直接应用到电机的起动计算和短路计算.     

永磁同步电动机结构的模态研究

论文先简要介绍模态分析理论,再运用机电类比的方法推导定子固有频率的计算方法,并用ANSYS软件对电机定子建立的三维有限元模型进行模态分析,计算出它们的固有频率及其振型,避免和电磁力的频率及次数发生共振,从而降低永磁同步电动机的电磁振动和噪声.     

阵元平面布置端射特性的仿真分析

研究了多阵元平面布置端射效应的辐射特性。采用FEKO软件建立了仿真模型对多阵元的端射电磁特性进行研究;分析了多阵元的扫描、布置结构等因素会对多阵元端射特性的影响。分析结果表明,多阵元的端射在不同的物理条件下表征出不同的特性。