螺旋式机具疏浚性能及水动力特点研究

底泥生态清淤是削减内源污染物、治理黑臭水体、提升水质的重要措施,但传统清淤刀具会造成底泥污染源的扩散和二次污染,影响清淤效果。天航局研发出一款新型的螺旋式机具,通过分析该机具的工作原理及生产能力、横移速度、泥浆吸入浓度等疏浚参数,使用CFD仿真技术对不同工况下机具的水动力特点进行研究,发现采用螺旋切削和输送能够获得较高浓度的泥浆,较小的螺距参数有助于吸入更多泥浆,并能减少底泥扰动,从而证实该机具具有良好的疏浚性能。     

应用有限元法的环保柱式清淤绞刀设计

环保疏浚底泥中会混杂有害的污染物,传统清淤绞刀产生的扰动效应会导致污染源扩散、清淤效果变差,因此国内环保清淤工程迫切需要适合施工要求的环保型清淤机具.采用理论研究与有限元技术相结合的方法,设计出一款环保型清淤绞刀.利用有限元仿真模拟不同工况下机具的结构变形和应力情况,对机具进行轻量化优化.研究表明:1)新型环保清淤绞刀...     

基于有限元法的渔船碰撞仿真

以一起3万吨商船碰撞渔船为例,在充分考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的基础上,对商船满载和压载两种工况下与渔船的碰撞进行了仿真研究,分析了不同速度工况下渔船的损毁情况、应力情况和总能量吸收规律等。结果表明:碰撞主要破坏渔船的局部结构,且发生时间很短;商船速度越快,渔船损毁越严重;渔船破损处的形状与商船的形状非常相似,结合商船航行记录及仿真结果有助于判断商船是否为肇事船舶。     

绞吸挖泥船环保清淤功能的研发*

针对绞吸挖泥船在清淤过程中挖深不足的问题和环保施工的要求,对绞吸挖泥船进行适应性改造,具体为将绞吸挖泥船前端绞刀挖掘设备更换为环保清淤设备,实现了绞吸挖泥船的环保清淤功能。为了增加清淤设备的灵活操作性能,开发了一种新型清淤设备,位于桥架和清淤吸头之间。针对水平悬挂、36 m挖深和40 m挖深3种工况,对清淤设备关键部件进行强度分析。结果表明,关键部件最大应力为84.2 MPa、最大变形为2.5 mm,满足强度和刚度要求,优化后关键部件符合施工要求。     

一种新型环保疏浚与吹填机具研究

现有环保疏浚与吹填工程中,在挖掘污染底泥时对周边水体的污染物含量有严格控制,新型环保疏浚与吹填机具采用全封闭螺旋绞刀配合高压水泵来进行底泥挖掘输送。该机具装置结构简单,施工便利,输送浓度高,成本低,无污染,是对现有环保疏浚领域中防污染扩散技术的一次创新,适用于沿海、沿江、内河、湖泊环保疏浚与吹填工程,具有广阔的应用前景。     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

基于有限元法的船舶轮机叶片改进设计研究

为了对船舶轮机叶片进行改进优化,本文通过建立的叶片有限元模型,计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据,并对应力和应变数据进行可靠性分析,同时为了保证轮机叶片的正常工作,通过对轮机叶片的材料进行改进,利用多物理场有限元仿真软件COMSOL,计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比,对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。     

基于有限元法的流体与结构的耦合研究

对有限元法离散流固耦合方程进行了简要的介绍,给出了粘性流体与弹性结构的全耦合模型。流体采用k-ε湍流模型进行了有限元计算,采用ALE描述实现固体Lagrangian描述到流体Eulerian描述的过渡,使大变形带来的流体域网格畸变得以避免。对流固耦合方程,采用流固全耦合的迭代算法进行了迭代求解,最后模拟了高雷诺数下湍流流动中冲击致使涡轮结构旋转的过程。计算结果表明,流固耦合的算法是可靠的。     

基于有限元法的船舶艉轴承负荷优化

基于有限元法建立艉轴承负荷优化模型,探讨艉轴承负荷优化过程中的目标函数、约束条件和设计变量的选择原则及影响因素。采用APDL语言编写负荷优化程序,通过优化,艉轴承负荷减少约11%,减少了艉轴承的磨损,提高了轴承的使用寿命。     

基于生态环保的海湾水环境整治技术

针对前海湾水体交换能力差、表层底质污染严重、低潮时有大片泥质岸滩出露、近岸海域水体劣于Ⅳ类海水标准以致严重影响周边环境和前海景观的问题,通过对湾区水动力、泥沙冲淤、水体交换、水环境容量、污染疏浚土处理和资源化利用等进行研究,提出生态环保的整治方案。工程的实施改善了湾区水环境,保护和修复了海洋生态,对河道、湖湾治理、航道疏浚等工程具有参考价值。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1 ～7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号.目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布.本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析.结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导.     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.     

基于CSR有限元分析球扁钢等效方法研究

基于CSR的油船有限元分析中,球扁钢不可以直接进行疲劳及屈曲计算,需将其等效为L型材或T型材。规范要求保证等效前后横剖面面积及惯性矩特性与原球扁钢相同。而且在利用PULS进行加筋板屈曲计算时对其加强筋（如扁钢、L型材及T型材）有尺寸比例限制。依据上述要求建立了球扁钢等效优化模型,并采用相应优化算法进行求解。实例计算结果表明,所用方法基本保证了等效结果满足规范要求,并可以进行屈曲计算,达到工程应用要求。     

基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注.文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟.首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩.     

有限元法在趸船码头系锚排架优化设计中的应用

内河码头水位差较大,趸船系泊一般需要分层系缆.由于码头后方陆域条件及工程条件所限,趸船系缆在无法采用常规锚墩的情况下,通常采用独立桩或排架结构形式.针对重庆主城一趸船码头系锚排架的设计,采用有限元方法对趸船系锚排架结构进行计算.结果表明,排架结构与独立桩系锚结构相比,具有受力条件好、造价经济的突出优势.同时,设计中增设排架结构联系梁的切角可以降低排架受力后联系梁与桩柱连接处的应力集中程度,提高排架结构的承栽能力,可为类似排架结构的设计提供参考.     

不连续问题的扩展有限元法分析

改进的扩展有限元不需要经过后处理可以直接求得应力强度因子,从而为动态不连续问题的分析提供了便利.研究表明:不连续区域附近的积分方案,特别是裂尖区域的积分方案,对结果精度影响很大.文中采用一种新的积分方案对裂尖和裂缝贯穿单元进行积分,既方便积分,又可以减少计算量.采用改进的扩展有限元模拟了裂纹扩展.对于闭合裂缝,必须考虑缝面间的接触条件;裂缝面间若采用完全接触,得到的结点加强自由度近似为零.由于避免了传统有限元方法中的网格重构,改进的扩展有限元在静态和动态不连续问题分析方面具有广阔的应用前景.     

基于有限元的尼龙板热膨胀性能分析

尼龙材料由于其良好的机械性能及热性能而被广泛应用于各种生产领域,了解掌握尼龙板材在不同温度环境下的热膨胀变形对于设备的维护和保养十分重要。本文从材料的热膨胀理论出发,以有限元的理论为基础,详细讨论尼龙板材在不同温度下发生的热膨胀变形,通过有限元仿真分析尼龙板材在不同温度下的热膨胀性能,得出尼龙板在一定温度范围内的热膨胀变化规律。     

基于有限元法的Alberich型覆盖层吸声特性研究

基于有限元法研究了附在钢板上并以空气为背衬的Alberich型覆盖层的吸声特性。通过采用无反射流体吸声边界,可以较少的单元很好地模拟无限声学流场。并针对混合型空腔结构进行了吸声特性的分析,有限元分析结果表明,该空腔结构的吸声特性明显优于相同穿孔率的单腔结构。     

基于有限元法的气垫船轴系回旋振动特性计算

以气垫船垫升轴系为研究对象,建立计算模型,利用有限元计算软件分析陀螺效应对气垫船垫升轴系回旋振动的影响。采用计算多个轴承支撑刚度的方法,在不考虑船体刚度及考虑船体刚度2种情况下,计算垫升轴系的一次共振转速范围及叶片次共振转速范围,并对照工作转速,给出其回旋振动安全的结论。同时通过文献实验数据与数值计算的对比验证了计算模型的正确性,为气垫船垫升轴系的安全运行提供参考。     

基于有限元方法的船舶主推进器区域结构强度分析

随着国内运输船日趋大型化、高速化,大型双桨双舵船舶的应用越来越广泛。本文分析双桨双舵船舶的特点,提出适合国内建造大型双桨双舵船舶主推进区域结构强度分析方法。在推进器不同推进角度和推进速度情况下,推进器所受的力进行有限元分析,对推进器区域船体外板、各层平台及肋骨等强力构件的受力进行研究,并与船级社规范对比研究,保证船体的基本构件稳定性和刚度上的要求从而为我国大型双桨双舵船舶的建造提供一些可行性的思路。