舰船载流管道的动态分析

对载流管道在外部激振力和流体激励下的动态响应进行了计算。比较了在不同激振力频率和不同管内流速情况下的管道动态响应。根据舰船管道的实际情况，在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响。计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应。     

海底悬跨管道在内流影响下的动力响应研究

海底管道是海洋油气工程的重要组成部分.如何保障海底管道的安全是设计和研究人员十分关心的问题之一.本文结合工程实际情况,应用有限元数值模型的耦合计算探讨了内流对海底悬跨管道动力响应的影响.针对水平输油悬跨管道,采用三维弹性动力学方程模拟管道,内部流体采用层流模型.通过在流固边界上反复迭代,进行管道及其内部流体系统的三维流固全耦合计算,得到管流耦合系统的固有频率,并与其它频率计算方法的计算结果进行了比较.同时对冲击载荷和波浪载荷作用下,不同流速内流对海底管道动力响应的影响进行了计算和比较分析.     

舰船载流管道的动态分析

分析计算载流管道在外部激振力和流体激励下的动态响应，比较在不同激振力频率和不同管内流速情况下的管道动态响应，根据舰船管道的实际情况，在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响。     

流体管道流固耦合14方程频域传递矩阵法

考虑流体管道的体积力以及流体的横向惯量,忽略管道和流体之间的摩擦效应,导出流体管道流固耦合的14方程模型.利用拉氏变换,把时域方程变换到频域,对频域模型进行推导,方程化为12个一元四阶常微分和2个一元二阶常微分,变换后的方程可以直接进行求解,得到简单直管的频域解析解.把管道始末端的坐标代入解析解,可得到管道始末端的关系,结合结点平衡条件,推导出多管段的频域传递矩阵法.对算例进行仿真计算和分析,并用实验结果来验证计算结果,验证模型和方法的正确性.     

基于接触单元的海底管道地震动力时程分析

基于管土相互作用机理,利用接触单元代替工程计算中常用的弹簧单元更加真实的模拟管-土的相互作用。以大型结构分析有限元软件ABAQUS为平台,对海底管道进行地震动力时程分析,获得管道的地震响应,得到了管道在地震作用下的主要破坏模式,并分析埋深、管径等因素对管道地震响应的影响。分析结果可为海底管道的抗震设计和规范制定提供参考。     

基于完全耦合算法的绕水翼流固耦合特性研究

基于完全耦合算法对绕二维NACA0009水翼流固耦合特性进行了数值模拟研究。采用Theodorsen模型和Munch模型对刚性和弹性水翼的水弹性响应进行了数值计算,分析了流体与结构的相互作用关系,研究了影响结构水弹性响应和流固耦合特性的因素。研究结果表明:考虑了流体黏性的Munch模型与基于势流理论的Theodorsen模型对气动弹性响应的数值计算结果基本一致,而Theodorsen模型由于没有考虑流体黏性在一定程度上低估了结构的水弹性响应。结构的惯性、阻尼和刚度力矩与流体的相应附加载荷均处于同一数量级,故流体与结构的相互作用不可忽略,尤其对于弹性水翼,流体的惯性、附加阻尼作用增大,流固耦合算法的数值稳定性对流固耦合特性的计算结果影响将更大。外部激励频率为非共振频率时,结构的刚度作用是影响水弹性响应的主要因素,外部激励频率为共振频率时,流体的附加阻尼和附加刚度作用减弱,除结构的刚度作用外,流体与结构的惯性作用对水弹性响应和流固耦合特性的影响也较大。     

舰船主体结构流体冲击响应主动控制方法和分析

本文以探索性的方式提出了一种有效降低高速舰船主体结构流体冲击瞬态响应的主动最优控制方法,讨论了最优控制原理、观测器和作动器的设计,建立了一套舰船主体结构流体冲击瞬态响应控制仿真系统。通过对一艘实船的仿真分析给出了一些有理论和实际意义的结论。     

舰船纵向有限振幅响应的探讨

本文用水弹性力学方法在频域中的探讨舰船在波浪激励下的纵向有限振幅响应问题。流体自由表面仍采用线性假设，舰船的物面条件则利用相运动及切片理论进行式展开，在频率域中得到一串响应方程组，其一阶响应方程组与线性水弹性力学的结果完全相同。     

水锤冲击时管路系统流固耦合响应的特征线分析方法研究

本文以Wiggert 和Hatfield[3]的特征线分析方法为基础,研究管路在水锤冲击下考虑泊松耦合时流体和结构的瞬态响应.推导了分别对应于管中流体压缩波和管壁中纵波的特征关系式和相容方程,并联合采用空间插值和显式时间插值进行数值求解.针对经典的水锤压力冲击的算例,将边界和初始条件离散化,编制了MATLAB程序进行计算,获得管道中流体压力和流速及轴向应力和振动速度的时程曲线,计算结果与理论分析相当吻合.根据计算结果,提出了对于实际管路设计和水锤防护有益的结论.鉴于特征线法本身的优势,有望在管路系统抗冲击设计分析和防护研究中得到进一步的应用.     

单流体方法处理管道流固耦合传热

核动力管道内流体非绝热流动,涉及流固耦合传热问题。利用解析法验证流固耦合数值模拟计算的可行性。为减少数值模拟计算量,提出单流体计算方法,其计算结果与流固耦合传热计算值相比较,发现单流体计算中流经管壁的热流量存在一定偏差。通过对流体域边界表面传热系数的修改,修正管壁热流量的计算值,得到了与参考值相一致的计算结果。研究表明,涉及管道流动传热问题时,单流体数值模拟计算不仅能够满足计算精度,而且可简化模拟设置,节约计算时间。