耙吸船艏喷喷距计算及泥浆运动轨迹分析

针对喷距制约耙吸船艏喷驻船位和施工船布置问题,通过分析艏喷喷距影响参数,推导理想状态下喷距的计算模型;通过引入空气阻力公式,建立考虑空气阻力的喷距计算模型,经实船测试和验证,考虑空气阻力的喷距模型计算精度明显高于理想模型。在此基础上分析空气阻力系数、泥浆密度及喷射角度等参数对泥浆运动轨迹的影响,这有利于耙吸船艏喷施工获得最佳的艏喷控制点和驻船位。     

1470千瓦液压绞吸式挖泥船“新广东3号”

广东省航道局疏浚公司的总功率为1470千瓦(2000马力)的液压绞吸式挖泥船是由中国船舶及海洋工程设计研究院设计、新中国船厂建造的。该船为国内自行设计建造的最大的全液压绞吸式挖泥船,造价大大低于进口的同类船,1987年荣获广东省优秀新产品二等奖。该船为非自航、单甲板全液压绞吸式挖泥船。线型基本上呈箱形。为减小挖槽宽度,首端两侧具有切角。尾部两边为圆角,尾水线下部呈切角,以减小尾拖时的船体阻力。为方便挖泥操作,全船主甲板无舷弧。该船除能进行疏浚工作外,还能将所挖泥沙吹填,以供建筑、围垦农田、固提防洪之用。     

空泡尾部流场特性数值模拟研究

使用商用软件FLUENT6.0,对不同的空泡形态下空泡尾部的阻力特性进行了数值模拟研究.研究表明,随着通气率的增大和空泡形态的增长,运动体尾部阻力系数逐渐减小,并且在减小至谷底后又开始回升.尾部压差阻力系数大于粘滞阻力系数,二者均随着通气率的增加而减小.并且压差阻力系数在达到最小值后开始逐渐增大,因而使得总尾部阻力系数在减小至谷底后开始回升.运动体尾部沾湿长度随着通气率的增大而减小,尾部阻力系数则随着尾部沾湿长度的增大而增大.     

串、并联航行体自然超空泡数值分析方法研究

基于均质平衡流理论,应用商用流体力学软件Fluent,开展了三维带圆盘空化器的水下高速航行体在并、串联航行时自然超空泡数值模拟研究,研究了航行体间距对空泡形态和减阻特性的变化规律。结果表明,并联时,以上航行体为例,上表面的空泡长度小于下表面,随着间距的增大,上、下表面的空泡长度均不断减小,同时并联航行体摩擦阻力系数小于单航行体;串联时,前航行体的空泡尺寸大于后航行体,随着航行体间距的增大,后航行体的空泡尺寸逐渐增大,同时后航行体压差阻力系数远小于单航行体。     

集装箱船上层建筑结构优化研究

针对船舶上层建筑结构抗压性低的问题,提出集装箱船上层建筑结构优化研究。利用结构有限元理论,对船舶上层建筑的结构参数进行提取并优化,结合BP神经网络计算上层建筑的结构优化特征,在参数优化和结构特征计算的基础上,对上层建筑结构的尺寸、形状和拓扑进行优化,实现船舶上层建筑的结构优化过程。仿真实验结果表明,上层建筑结构优化方法能够提高集装箱船上层建筑的抗压性,具备有效性。     

上层建筑(甲板室)参与总纵强度程度分析

具有发达上层建筑的大型豪华游轮已经成为当前游轮的发展趋势,而关于其上层建筑参与总纵弯曲的程度并未得到系统研究。文中结合有限元方法就这一问题进行探讨,定量分析上层建筑层数、开口尺寸及侧壁距舷侧距离等因素对上层建筑参与总纵弯曲的影响。     

船用吸入粗水滤器排污技术及局部阻力分析

基于船用吸入粗水滤器结构上,提出了反冲洗式过滤器结构。介绍了滤器的3种滤芯结构和工作原理,对滤芯壳体排污技术进行了比较,研究分析了海水过滤器的流通面积比与局部阻力系数的关系。通过量纲分析的方法,对影响局部阻力系数的因素进行了理论分析。分析得出:滤网的局部阻力系数与雷诺数无关,滤网局部阻力系数随流通面积比减小而增大,并推导出局部阻力系数的数值公式。     

关于圆柱辊子滚动阻力系数的深化研究

本文应用赫芝接触原理及粘弹性理论对滚动阻力进行理论研究,提出了用于确定滚动阻力系数的一组方程。该方程组不但包含辊子和基础两者材料的持久弹性模量、辊子几何尺寸及其承载量对滚动阻力系数的影响,而且还直接计及辊子滚动速度、辊子和基础材料粘度对滚动阻力系数之限制。     

基于ANSYS的传动轴应力集中系数优化

针对非冰区船舶进行冰区改造轴系计算时传动轴的瞬时扭矩超出轴的极限扭矩的问题,提出一种通过优化法兰与轴的过渡圆角来减小轴应力集中系数的有限元计算方法.以208000 DWT散货船传动轴为例,进行法兰和轴的过渡圆角优化分析,结果表明,法兰和轴采用多圆弧连接形式比单圆弧连接形式更能有效减小轴的应力集中系数,且多圆弧过渡形式中过渡圆角和半径对应力集中系数有明显影响,通过有限元对过渡圆角和半径进行优化计算,得到了最佳的多圆弧连接方式.     

不同深度V沟槽结构的圆柱绕流减阻机理

在圆柱表面布置不同深度的V形沟槽,采用k-ω/SST湍流模型进行数值计算,研究其减阻效果,分析圆柱表面的升力系数、阻力系数、速度分布及尾流漩涡脱落状态.结果 表明,与光滑圆柱表面相比,V形沟槽深度为0.04D的减阻效果最好,阻力系数相对于光滑圆柱表面减小了34.4％.当沟槽深度为0.04D时,升力系数的均方差最小,相对于光滑圆柱表面减小了16％;随着沟槽深的增加,St先增大后减小,当沟槽深为0.04D或0.05D时,漩涡脱落频率发生明显变化;当沟槽深度为0.04D时,圆柱前后速度差最小.随着槽深的增加,尾流漩涡表现出强度减小数量增多的趋势,当槽深为0.05D时,漩涡脱落呈双稳态.     

高速航行体的自然超空泡流阻力特性研究

利用Fluent6.2对水下带圆盘空化器高速航行体的自然超空泡流动进行了数值模拟,计算分析了超空泡高速航行体的阻力特性,研究了空化器直径、航行体长细比对航行体超空泡减阻效果的影响,分析了高速航行体的超空泡减阻率。结果表明,超空泡形态下随着航行体速度衰减,航行体压差阻力系数缓慢减小,粘性阻力系数迅速增大,航行体的总阻力系数增加;航行体阻力系数与头部空化器直径的平方成反比;增加航行体的长细比,可以获得更小的阻力系数;高速航行体的超空泡减阻率可达95%以上。最后将仿真计算结果与水靶道试验进行了对比,二者基本相符。     

一种不锈钢U型件折弯回弹影响因素的有限元分析

由于Switch主机滑轨生产过程中,不锈钢板料在第一次90°折弯(U型件)成形时,回弹对折弯成形精度的影响很大,为此,针对不锈钢板料的成形和回弹过程进行有限元仿真试验,分析了弹性模量、板料厚度、下模具圆角半径,摩擦因数对折弯回弹的影响。试验结果表明:回弹角随着弹性模量和板料厚度的增大而显著减小;随着下模圆角半径的增大而减小;摩擦因数对折弯回弹的影响比较小,回弹角随着摩擦因数的增大而缓慢减小。研究揭示了影响回弹的主要规律,为提高板料折弯成形精度提供了可靠的依据。     

船体弯梁冲压成型模拟仿真分析

某船用弯梁在冲压拉伸过程中,经常会出现结构裂纹,使弯梁结构疲劳寿命受到较大的影响。为此,本文基于Hypermesh软件建立某船用弯梁结构冲压有限元模型,根据弹塑性材料模型对弯梁结构冲压过程进行仿真计算,计算过程收敛。研究表明:在拉伸过程中,梁两端面处应变幅值最大,拉伸过程中弯梁首先在该处产生初始裂纹。其次是各圆角处,应变在整个梁长度圆角上均有较多分布。因此,在结构设计时,应当首先考虑在不显著削弱弯梁支撑刚度的前提下,减少弯梁拉伸高度,这对减小弯梁两端面应变幅值具有较大的改进作用。其次,应当尽量增大弯梁圆角值,圆角越小,板料受到的摩擦力越大,材料滑动特性越差,增大弯梁圆角,能够使板料在拉伸过程中具有较好的滑动特性,这对于改善材料受力均匀性具有较大的作用。     

上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响

舰船上层建筑是诱发舰船舰面空气湍流的主要因素,对于具有全通飞行甲板的舰船,其岛式上层建筑的外形及布置则出现了多样化的趋势,对迎风方向后方的气流场形态势必会产生影响.为了解上层建筑外形及布局形式的变化对舰船空气流场,尤其是对舰载机起降影响的初步规律,通过定常同等试验工况条件下,建立多种形式的上层建筑以及变化研究模型上层建筑纵向的布置位置的数值三维模型,对5种模型分别进行数值模拟计算,分析和观察由此产生的气流场变化,对计算结果进行取值分析.通过各模型及原型舰模型间气流场特性的对比,所得出的有关结论与目前实际的舰船产品所采用的布置形式决策是一致的.     

船舶上层建筑振动的最优控制分析

本文讨论了最优控制理论在船舶上层建筑振动控制中的应用。文中将船体和上层建筑简化为相应的船体梁和上层建筑梁模型，并将上层建筑梁的振动响应处理为支承激励下的响应。用模态分析法得到船体梁和上层建筑梁的动力特性（固有频率和固有振型），再用模态（振型）叠加法得到受控前上层建筑顶端的稳态动力响应，接着根据最优控制理论，设定目标函数，求解Riccati方程，得到主动控制力，将其作用在上层建筑梁的顶部，用模态（振型）叠加法得到受控后上层建筑梁顶部的稳态动力响应。以一条50000吨的油船为算例进行数值仿真，受控后上层建筑顶部的稳态振动位移减小了30％，可见最优控制在船舶上层建筑的振动控制中是可行的和有效的。     

上层建筑铝合金结构尺寸的优化设计

以40m巡航救助指挥艇为例,介绍了如何运用MSC Patran\Nastran程序,用有限元法计算艇类铝合金上层建筑板架结构强度,优化结构尺寸设计。比照规范按钢铝换算进行设计的结构减轻了上层建筑质量,从而减少了造价,改善了船舶性能。     

关于机舱通风空气冷却器布置的探讨

分析了相同冷却面积的空气冷却器，在同一海水进口温度及流量的条件下，其工作能力随其吸入空气温度的提高而提高，由此引出：１）应尽可能将机舱通风的空气冷却器吸风口布置在高温区；（２）对发热量大的设备应予以单独冷却处理，以降低机舱空间的温度、减小通风系统的设备功率及尺寸。     

基于CFD的半潜式钻井服务支持平台拖航阻力数值分析

通过分离涡模拟法（detached eddy simulation,DES）对半潜式钻井服务支持平台拖航阻力进行了研究,重点对平台拖航阻力、阻力系数和平台表面附近流场分布等特性进行了研究。研究表明：流方向下平台各结构所受阻力各不相同,下浮体占据总阻力比最大（尤其是90°来流方向下）。阻力系数及升力系数时历曲线变化具有“脉动性”。通过平台表面附近流场分布可以分析涡形成及受力原因,逆方向流及涡之间相互作用使得阻力有所减小。     

不同间距比下串联圆柱涡激振动数值模拟研究

针对不同间距比下小尺寸串联双圆柱在双自由度下的涡激振动位移响应,受力特性以及运动轨迹等进行仿真研究,应用Fluent中的SST k-ωMesh技术进行网格划分,运用动网格技术实现流固耦合。研究结果表明当S/D=3时,上游、下游两圆柱的“锁定”区间均为Vr=7-9,当S/D=4与S/D=5时,两串联圆柱的“锁定”区间范围增大。同时随着串联两圆柱间距比增大,上下游圆柱之间的影响逐渐减小,导致升力系数相应减小。随着约化速度增大,上下游圆柱的阻力系数均趋于稳定。当S/D=3时串联两圆柱运动的规律性较差,随着间距比增大上游圆柱“8”字形变得更加标准,下游圆柱轨迹则呈现多样化的特点。     

大型船舶空气尾流场特性的综合分析

大型船舶空气尾流场对飞机海上降落安全有重要的影响,研究空气尾流场特性对保障飞机安全、大型船舶海上活动有重要的意义。本文分别从数值模拟和实验2种角度综合分析大型船舶空气尾流场特性。研究中根据实际情况将甲板风风向风速差异分为9种工况条件,结果表明:甲板风风向角为-7°时空气尾流场气流扰动相对最弱,对飞机海上降落影响最小;上层建筑后部气流扰动对空气尾流场有明显的影响,而这是以往研究中忽略的因素。研究发现飞机海上降落所经过的下滑道气流场中存在气流转换区和下沉气流显著区,是飞机海上安全降落及空气尾流场防治中需重点关注的区域。