舰船烟囱热壁面水雾降温的大涡模拟

采用水雾喷射技术冷却舰船烟囱能够有效降低舰船红外辐射强度,对于提高舰船海上生存能力有重要意义。由于水滴蒸发和气流浮升作用相互影响,细水雾和热烟气在烟囱表面的运动是一种复杂的多相湍流流动。建立水雾在烟囱壁面空间中的蒸发和运动方程,应用多相湍流大涡模拟方法对舰船烟囱壁面空间的热烟气-水雾流动进行建模与数值仿真,分析烟囱壁面热气流浮升作用对水滴到达壁面能力和蒸发过程的影响,以及水滴直径与流量对烟囱壁面区域内热烟气下沉区域大小和流场分布参数的影响,得到水流量和水滴直径与烟囱壁面冷却温度之间的关系。研究结果对于舰船烟囱或其他热固表面冷却方案的选择和优化有一定参考价值。     

复杂船舶围壁传热系数取值探讨

采用数值模拟软件对几种复杂船舶围壁进行稳态传热计算,并将计算所得围壁传热系数与相关标准提供的计算值进行对比.结果表明,采用数值方法计算得到的复杂船舶围壁传热系数与相关标准提供的参考值相比差异很大.计算结果也表明：空气层厚度对船舶甲板围壁的传热系数影响较大,而对垂直围壁的传热系数影响较小;隔热材料的导热系数对垂直围壁的传热系数影响较大,而对甲板围壁传热系数的影响较小.相关标准直接笼统地给出了各种类型船舶围壁的传热系数,而对围壁空气层厚度及隔热材料导热系数等未作详细说明,在对围壁传热量进行计算时采用标准推荐的传热系数会出现较大偏差,建议针对具体的船舶围壁,通过数值模拟或实验来获取围壁传热系数.     

潜艇狭长空间下火灾烟囱温度场特性分析

潜艇有其独特的结构,其舱室狭小,易燃物多而集中,热量不易散发,加之艇体钢结构,火灾危害性很大.为了研究潜艇狭长空间下火灾烟囱温度场特性,建立了潜艇火灾烟气流动的数学模型和物理模型.采用场模拟计算的方法,利用Phoenics软件对该模型在不同烟囱开口尺寸条件下的火灾烟流进行了数值模拟.给出了不同开口尺寸下火灾烟气温度场的横向和纵向的分布,以及烟囱顶部温度随时间变化的趋势,并分析了烟气温度场随烟囱开口尺寸变化下的发展情况.     

空中爆炸下舰船桅杆结构变形及破裂的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板,用Lagrange单元进行模拟,桅杆周围、内部的空气用Euler单元进行模拟,Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法.运用动力有限元软件MSC/DYTRAN中的多欧拉-拉格朗日耦合方法,欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器,用MSC/PATRAN进行前后处理,模拟出了桅杆结构在空中爆炸作用下的变形及破裂.在破口处,冲击波传入桅杆内部,使内部空气压力发生变化.数值分析表明,应变率对结构非线性变形影响较大,计算中应当予以考虑.     

烟囱顶与上建高度差对烟气流场分布的影响

分析烟囱顶与上建高度差对烟气流场分布的影响.针对烟气流场分布,以某型散货船为模型标本,利用STAR-CCM+仿真软件,通过变换高度差值,得到该区域烟气流场的分布情况.通过分析表明,在船舶常用航速下,上建开口随着高度差的增加,受烟气的负面影响可以得到有效改善.为今后评估与改善船员居住区域空气质量环境、优化上层建筑布置提供了一种解决办法.     

桅杆振动计算边界条件研究

文章通过对多种边界条件的模型进行振动模态计算,探讨了影响桅杆一阶振动频率的因素,并且通过增加弹簧支撑来代替桅杆底部和侧面的支撑船体结构,结果令人满意.同时探讨了一种更加简化的桅杆模型来进行振动模态计算,使计算量大大减少,方便了桅杆设计.     

英国45型驱逐舰桅杆的隐身性能分析

桅杆作为舰船雷达反射的重要源,将直接影响到舰船的整体隐身性能.基于特定的雷达探测条件,采用物理光学法,针对英国45型驱逐舰桅杆RCS的分布情况进行计算,并结合电磁理论对该舰船桅杆的雷达散射机制进行研究.在此基础上,分别以威胁区域内RCS的最大值、平均值、雷达检测的平均概率及大于临界RCS值概率的4种已有指标对不同围板倾角桅杆模型的隐身性能进行多重评估,并提出修改方案.结果表明,原桅杆模型各项指标良好,该舰船桅杆设计较为合理.     

垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性影响分析

采用数值仿真方法研究了垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性的影响.提出包含角的概念来反映围壁高度的变化.采用控制变量法对264组具有垂直围壁方板模型的动力响应进行了计算,分析了包含角、炸药质量、板厚、相对爆距等变量对方板所受爆炸冲量和中心点位移的影响.结果表明,垂直围壁会增大目标方板所受爆炸冲量,当围壁高度增大到一定程度后,爆炸冲量趋于一定值;无量纲冲量-I仅与包含角和相对爆距有关,并提出了相应经验公式.文中同时提出了一个考虑垂直围壁影响的中心点挠厚比计算公式,并对其适用范围进行了讨论.     

极地航行船舶桅杆积冰预报

在极地航行船舶开展科考活动和航运过程中,所处寒冷多雾的环境极易造成桅杆积冰,影响航行安全。利用Fluent和Fensap-ice对桅杆进行积冰预报,研究不同气象条件下的积冰分布情况。数值模拟结果表明：随着风速从2 m/s增加至10 m/s,桅杆积冰量从0.10 g增加至3.66 g;随着液态水含量的增加,桅杆积冰量从1.11 g增加到5.55 g,并且呈线性增加。但液态水含量不会改变桅杆表面的水滴收集系数,随着平均水滴直径的增加,桅杆表面的积冰量随之增加。本文研究对提高极地航行船舶的航行安全具有一定指导意义。     

空中爆炸下舰船桅杆结构动态响应的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板,用Lagrange单元进行模拟,桅杆周围的空气用Euler单元进行模拟,Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法.运用动力有限元软件MSC/DYTRAN进行计算,欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器,用MSC/PATRAN进行前后处理,模拟了桅杆结构在空中爆炸下的全过程.从计算结果可以得到爆炸冲击波的传播过程,桅杆结构中各点的加速度、速度、位移、应力响应.分析爆炸冲击波的比冲量及靠近桅杆结构的冲击波峰值压力表明本文计算结果是合理的;计算中考虑了流固耦合效应,模拟出了冲击波的反射和绕流,更加接近实际情况.因此文中的研究,对桅杆抗爆设计具有一定的参考价值.