Green函数法计算船底板振动的附连水质量

本文用Green函数法计算了船底板在理想流体中弹性振动时的附连水质量系数。在计算中用连续板的概念考虑了相邻板格振动时的流体动压力影响,结果表明这和仅考虑一单独板格振动时的流体动压力影响有很大差异。文中给出了板格边长比从0.2到1.0的船底连续板的附连水质量系数以及四周简支和四周刚性固定的矩形板的附连水质量系数,并与H.H.,K.C.Kim以及解析解的结果作了对比和分析。     

基于振动测量的刚体附连水质量研究

为研究刚体附连水质量及其影响因素,本文提出一种基于测量自由振动固有频率的方法测量附连水质量,并设计实验装置研究不同工况下刚体振动频率、刚体浸深、水域宽度与深度对附连水质量的影响。实验结果表明,附连水质量随浸深及水域深度的变化规律与刘易斯法结果相近,水域越窄,附连水质量越大。在此基础上提出水中垂振刚体附连水质量的窄航道修正系数,对刘易斯法进行修正,修正后的计算结果与实测数据趋势一致,误差在可接受的范围之内,该结论对估算船舶附连水质量有一定的参考意义。     

基于ANSYS的三圆柱附连水质量计算

对三体船总振动预报,需计算参与振动的附连水质量。采用ANSYS流固耦合方法模拟了一系列的不同尺度比、不同间距的三圆柱在水中振动特性,并计算附连水质量。三圆柱体的振动附连水质量随着片体增大而增加,垂向附连水质量随着片体与主体的间距增大而减小,水平振动附连水则相反,但最终都趋向于3个单独的圆柱体附连水质量之和,并根据所求结果在单圆柱体的基础上给出一个修正系数来求三圆柱体的附连水质量,并推广到三体船上。     

流固耦合计算及导管振动研究

本文把结构有限元法和流体奇点法结合起来,用模态分析的原理求解任意形状的平面或空间浸水结构的前几谐调的附连水质量和固有频率。并编制了流固耦合振动的通用程序。对自由液面、水底平面和岸壁的各种组合边界条件,在程序中应用映射技巧处理。文中给出了导管模型在空气中和水中的振动试验结果以及用所编程序对该导管的计算结果,还导出了导管附连水质量的近似估算公式。     

应用奇点法计算流体对结构振动的影响以及关于附连水质量的相似关系

本文把流体力学奇点法与结构有限元法相结合,计算流体对结构振动的影响。这种方法用结构浸水面上的边界元代替流体所占空间内的流体元,可以大大节省计算机容量和减少计算机时。本文还分析了附连水质量计算中的相似关系。文中得出的这些关系使得有可能应用奇点法和有限元法的计算结果为一些较复杂形状的结构得出简便而实用的附连水质量计算公式。文中给出了应用作者所编计算机程序计算附连水质量和水中结构固有振动频率的实际例子——不同浸水情况下的平板、带弹性防挠材的板、实船底部板格以及船舶艉部立体舱段。计算结果与试验结果进行了比较,二者基本符合。     

半潜船振动特性

利用Patran软件建立某半潜船有限元模型,应用Nastran软件的Lanczos方法计算此半潜船在不同载况下船舶总体垂向振动各阶模态。将计算得到的各载况下固有频率与该船主机和螺旋桨激励频率进行比较得出此半潜船振动性能良好。附连水质量对于半潜船各载况下的固有频率有十分重要的影响,因此将以源汇分布法为代表的数值计算方法与刘易斯法为代表的经验公式方法进行验证和对比,得出半潜船下潜状态的附连水质量计算应该应用数值计算方法的结论。本文对于半潜船振动设计预报及附连水质量计算具有一定的参考意义。     

直叶桨型科考船艉部振动

针对某直叶桨科考船,运用有限元法,参考CCS《船舶振动控制指南》的相关要求,对其艉部区域振动固有频率进行计算,研究甲板板架、船底板架和舱壁板架固有频率计算的边界条件。讨论使用艉部舱段模型计算艉部固有频率的建模范围和附连水施加方法。结果表明,对于甲板,板架垂向建模范围要延伸到二甲板处;船底板架,垂向建模范围要延伸到平台处;横舱壁建模范围在纵向要延伸3个肋位。采用局部舱段模型计算艉部固有频率时,推荐建模范围为1/4船长;流固耦合法和刘易斯法2种附连水施加方法计算结果差异较大,推荐使用流固耦合法。     

螺旋桨附连水效应的数值计算方法研究

在船舶推进轴系振动和校中计算分析中,螺旋桨在流场中引起的附连水效应是一个很重要的参数。但实际计算中,螺旋桨附连水效应一般用其自身转动惯量和质量乘以一个经验系数来得到。针对该不足,文章介绍了分析螺旋桨附连水效应的稳态谐响应数值计算方法和常用经验公式。通过对一个多用途船的螺旋桨附连水效应进行数值计算,并与经验公式的估算结果进行对比分析,误差均在合理范围内,验证了该数值方法的可应用性。     

船舶碰撞的三维分析

本文给出虑及三因次运动的两船碰撞的模拟过程。这一工作包括建立船舶运动方程和船舶碰撞中的外力模拟。为计算水动力系数应用了侧向对称性。用近似方式计算了截面附连水质量、阻尼和单位相应函数。如果水动力系数用其他方法给出并直接输入的话,本方法还可用于船舶同其他结构物碰撞的模拟。基于该理论编写了计算机程序。     

空间复合材料加筋板流固耦合振动分析

本文用结构有限元与流体边界元方法研究了空间复合材料加筋板结构的流固耦合自由振动，推导了用于结构分析的分项插值型复合材料八节点板单元和三节点梁单元，以及用于流场分析的线性边界单元。用修正的RIRZ向量法与波前法相结合的方法求解特征值问题，避免了因附连水质量引起的结构质量矩阵为满阵的内存困难和非对称矩阵方程约化困难。算例表明，附连水质量对复合材料结构的动力特性影响要比各向同性材料严重得多。     

开孔平板水下振动及声辐射特性

采用有限元与间接边界元相结合的方法,以开有圆孔、四边简支、无障板的钢制平板为对象,开展开孔板水下振动及声辐射特性研究。首先,计算开孔板在空气中和水中的固有频率。在空气中,开孔板的固有频率较无孔板低,随着开孔面积增大,大部分固有频率降低;在水中,由于开孔可明显降低平板水下振动的附连水质量,开孔板的固有频率升高,且随开孔面积的增大,固有频率升高。然后,开展单位力激励下开孔板的水下振动声辐射研究,相同激励下,开孔板大部分频段的辐射噪声和辐射效率明显降低,且随着开孔面积的增大,降低量增大,辐射声功率和辐射效率的峰值向高频移动。研究结果表明,开孔可显著改变平板水下振动与声辐射特性。     

开孔平板水下振动及声辐射特性

采用有限元与间接边界元相结合的方法,以开有圆孔、四边简支、无障板的钢制平板为对象,开展开孔板水下振动及声辐射特性研究。首先,计算开孔板在空气中和水中的固有频率。在空气中,开孔板的固有频率较无孔板低,随着开孔面积增大,大部分固有频率降低;在水中,由于开孔可明显降低平板水下振动的附连水质量,开孔板的固有频率升高,且随开孔面积的增大,固有频率升高。然后,开展单位力激励下开孔板的水下振动声辐射研究,相同激励下,开孔板大部分频段的辐射噪声和辐射效率明显降低,且随着开孔面积的增大,降低量增大,辐射声功率和辐射效率的峰值向高频移动。研究结果表明,开孔可显著改变平板水下振动与声辐射特性。     

无限长圆柱壳附连水质量与波数的关系

本文以浸在无限域流场中无限长圆柱壳的自由振动为例，利用势流理论，导出了附连水质量与壳体弯曲振动的轴向和周向波数的关系，并证明了附连水质量解法与精确解法的统一性，从而提出模态附连水质量的概念。     

有限水域棒束附连水质量规律试验研究

本文对一个水箱内不同位置插入试验棒的模型进行试验研究。试验包含对棒的水平激振试验和对基座的水平冲击试验两部分,试验得出棒各阶附连水质量与其在无限水域中各阶附连水质量的比例系数,激励垂直于边界时,棒距边界距离越大附连水质量越小,平行时影响不大;激振试验中激励与两棒轴线共面时,附连水质量随棒间距增大而减小,且随棒数增多而变大,垂直时影响不明显;冲击试验中因两棒做同相位振动,故共面时附连水质量随棒间距增大而增大,垂直时相反。随着距离进一步增大,上述所有状态最终都趋于无限水域中单棒附连水质量。     

高速船尾部喷水推进局部振动分析

针对高速船尾部采用喷水推进装置的局部振动问题,建立了船体尾部包含喷水推进泵的有限元模型。考虑附连水质量的影响,将船体尾部离散成甲板,底板,喷水推进泵,尾板等局部结构,采用规范经验公式估算以及有限元分析的方法分别对各局部结构的板、板格、板架进行固有频率计算,将其结果与轴频和叶频激励频率进行储备频率校核,判断尾部采用喷水推进装置在振动问题上是否满足规范标准,并为下一步的船体设计提供参考。     

矩形正交异性板在虑及剪切变形和剖面轉动慣量影响下的橫振动及其在船舶机仓双层底振动中之应用

本文用平均转角、平均挠度和平均剪切变形之假设,导出了正交异性板在虑及剪切变形和剖面转动惯量的影响下之横振动微分方程组,并求得了四周简支矩形板在计及剪切和剖面转动影响下之固有频率公式。如令平板一边的边长→∞,即得铁木辛柯(Timoshenko)梁的频率公式。进一步,我们讨论了板上具有若干集中质量的情况,用加辽尔金法和雷利-里兹(Rayleigh-Ritz)法,求得了固有频率的近似公式,并将其用于计算船舶机仓双层底(结构上之正交异性板)的振动问题。从所举实例可见,剪切变形对船舶双层底的固有频率影响很大。若不计剪切影响,即用经典的平板振动理论,则算得之机仓双层底第一固有频率比实验值大20％左右。但用本文之方法计及剪切变形的影响后,这一误差基本上可得到校正。     

旋转壳体的干,湿模态研究

本文用振动试验建模的方法来探索旋转壳体的干、湿模态参数及其非线性振动特性。还分析了附连水质量与水域大小的关系以及附连水质量对振动特性变化的影响。     

水中充液方箱振动和声辐射的有限元分析

针对水中充液方箱模型,进行了结构振动特性和受激声辐射特性的有限元数值分析.分别计算了结构物在空气与水中固有频率以及结构声辐射的声强级的频率响应.比较了附连水对结构物固有频率的影响.比较计算结果表明ANSYS对流固耦合的处理是可信的.     

三圆柱体附连水质量的数值计算

研究船舶总振动时,单体船及双体船的附连水质量已经有了计箅公式,但是针对多体船（如三体船）的总振动,国内外的研究甚少。随着三体船的需求增加,需在设计时对其总振动进行预报。正确预报三体船的振动,需正确计算参与振动的附连水质量.介绍采用CFD软件Fluent数值计算三圆柱体附连水质量的简便方法,通过计算得出三圆柱体附连水质堪随间距变化的规律,得出三体船垂向振动的单位长度的附连水质量,为三体船的总振动计算提供了依据.     

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。