舰载飞机发动机尾流场数值模拟

为了解舰载机在飞行甲板起飞时发动机尾喷流被喷气偏流板偏转后的流场分布情况,以国外某型舰载机和喷气偏流板为研究对象,采用三维雷诺平均Navier-Stokes方程、[k-ε]湍流模型和离散坐标模型（DO模型）,借助计算流体动力学（CFD）技术对该舰载机起飞时的尾流场进行了三维数值模拟,空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进,直至流场收敛。结果表明：喷气偏流板对尾流场起到了很好的偏转作用,尾喷流对喷气偏流板背部区域的设备和人员几乎没有影响;尾流场中的高温高压气流主要分布在喷气偏流板与喷口之间的区域,在起飞作业过程中,舰面工作人员和设施要避免进入该区域。所得结果从理论上证明了该喷气偏流板的设计方案能满足舰载机起飞的需求。     

新材料技术对CVN-21航空母舰的有利影响

根据未来CVN-21级新型航空母舰的需要，在改进和完善现有材料和工艺的同时，不断进行新材料、新技术的开发和研究。概述为了减轻整个舰的重量和降低重心所进行的努力，包括船体结构应用高强度高韧性钢；扩大钛铝合金的使用范围；采用轻质LASCOR板与复合材料、泡沫钢；装备电磁弹射器代替蒸汽弹射器等。为了延长使用寿命和提高舰的机动性，研制了先进的甲板防滑涂料和镀层，改进了喷气偏流板。这些新材料、新技术的应用将对舰产生重大的有利影响。     

舰载机发动机喷管高温高压流动特性仿真分析

舰载机发动机喷出的气体,在离开喷管后形成的具有高温和高压特性的高速射流,对舰艇周围环境和设备有较大影响。本文采用发动机喷流速度场模型,利用CFD软件对舰载机发动机喷管高温高压流动特性进行仿真分析,得到了超音速流动下中度欠膨胀和高度欠膨胀的特征和气体射流场随马赫数的增加所产生的变化特性。在此基础上,针对不同的偏流板倾角45°,60°,75°,90°,分析舰载机发动机喷流对偏流板的冲击流场特性,得到偏流板角度变化时流动特性和变化规律。     

舱室火灾作用下甲板板架热力响应及防护性能研究

本文使用基于大涡模拟算法的火灾动力学仿真手段模拟实际舱室油池火灾场景,考虑环境与结构的对流辐射换热,以及板架初始缺陷和材料高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,对比侧向载荷作用下有和没有防火涂料保护的甲板板架热力响应,并计算分析防火涂料不同涂设位置对板架热力响应以及结构变形的影响。结果表明,甲板板架结构温度和热应力不会因为防火涂料的保护而改变分布规律,但其数值会明显降低;火灾下甲板板架结构应力主要受温度影响,侧向载荷影响次之;火焰上方板架无涂料保护的纵骨会在火灾持续时间内发生失效,而防火涂料保护下的结构基本一直处于弹性状态;防火涂料不同涂设位置对板架结构变形影响较大,其中纵向和横向构件的保护对抵抗板架变形起重要作用;涂料仅保护甲板板时,纵向和横向构件温度及应力会大于无涂料板架;防火涂料可以有效延迟结构屈服和形变,为火灾救援提供时间。本文研究工作可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。     

喷气偏流板装置执行机构运动学研究

通过分析喷气偏流板装置运动执行机构的工作原理,建立了该机构的机构模型简图.针对该机构中双平面四连杆机构的末端执行元件,采用图解法分析该机构的运动虽然形象直观,但精度低而且耗费时间长.本文利用解析方法建立了喷气偏流板的角位移、角速度、角加速度的数学模型,并在VC6.0开发平台上进行了机构的运动学仿真.仿真结果表明,理论分析正确,可进一步为该机构的参数优化提供理论依据.     

舱室火灾作用下甲板板架热力响应及防护性能

文章使用基于大涡模拟算法的火灾动力学仿真手段模拟实际舱室油池火灾的场景,考虑环境与结构的对流辐射换热,以及板架初始缺陷和材料高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,对比侧向载荷作用下有涂料防护板架和无防护板架的热力响应,并计算分析防火涂料不同涂设位置对板架热力响应以及结构变形的影响。结果表明,甲板板架结构温度和热应力不会因防火涂料的保护而改变其分布规律,但数值会明显降低;火灾下甲板板架结构应力主要受温度影响,其次是侧向载荷;火焰上方板架无涂料保护的纵骨会在火灾持续时间内失效,而防火涂料保护下的结构基本处于弹性状态;防火涂料涂设位置的不同对板架结构变形影响较大,其中纵向和横向构件的保护对抵抗板架变形起重要作用;涂料仅保护甲板板时,纵向和横向构件温度及应力将大于无涂料板架;防火涂料可有效延迟结构屈服和形变,为火灾救援提供时间。研究工作可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。     

舰载机发动机冲击射流温度场及噪声特性分析

[目的]偏转角对偏流板附近温度分布及辐射噪声大小的影响较大,适当的偏转角可以扩大舰载机周围安全区域范围.[方法]分析某型发动机尾喷管在全加力状态下,不同偏转角(β=35°,45°,55°)及不同监测距离(S=20D,30D,50D,80D)下偏流板附近的流场、温度场及声场特性.利用大涡模拟(LES)和声类比方法建立超声...     

冷藏集装箱设计特点及优化

1箱体材料1.1外侧板冷藏集装箱外侧板一般采用铁素体不锈钢、镀锌板和镀铝镁板等材料。镀锌板和镀铝镁板的成本低于铁素体不锈钢,并且具有一定防腐性能和结构强度,使用较为广泛。此类材质的外侧板通常采用钨极惰性气体保护焊的方式拼接而成,压有浅波筋,成型较为美观;但是,由于存在焊接内应力,外侧板与上下侧梁焊接后会产生凹凸不平之处,涂装高光漆或哑光漆后较为明显。外侧板也可由铝板或其他薄金属板通过铆接     

基于正交试验法的舵板缓冲吸能结构仿真与优化

缓冲装置是水下航行体舵板的组成部分,主要通过缓冲管的压溃变形延长复杂流场对舵板的冲击时间和载荷峰值。为分析不同缓冲结构方案的吸能效果,本文基于正交试验法对影响缓冲吸能效果的内管数、内管壁厚和材料类型等3个因子,在不同的水平下进行搭配组合并确定仿真方案。分析结果表明,选用不锈钢材料、内管壁厚5mm的三内管结构对于保护舵板效果最好。通过落锤冲击试验,研究了不同冲击载荷下缓冲管变形吸能规律,同时也对仿真分析模型进行了校验。     

基于正交试验法的舵板缓冲吸能结构仿真与优化

缓冲装置是水下航行体舵板的组成部分,主要通过缓冲管的压溃变形延长复杂流场对舵板的冲击时间和载荷峰值。为分析不同缓冲结构方案的吸能效果,本文基于正交试验法对影响缓冲吸能效果的内管数、内管壁厚和材料类型等3个因子,在不同的水平下进行搭配组合并确定仿真方案。分析结果表明,选用不锈钢材料、内管壁厚5mm的三内管结构对于保护舵板效果最好。通过落锤冲击试验,研究了不同冲击载荷下缓冲管变形吸能规律,同时也对仿真分析模型进行了校验。     

聚氨酯夹层结构板的性能与制造方法

介绍了船用新型结构材料——聚氨酯夹层结构板及其性能特点,并简述了这种夹层板的制造方法。     

典型船舶板架拓扑与形状优化设计

以典型板架结构(船底板架和上层建筑板架)为研究对象,探讨结构拓扑与形状优化设计方法在船舶设计中的应用。对船底板架结构进行形状和尺寸优化(优化目标是指定应力约束条件下结构重量最小),优化后的结构重量减少了15.82%。为改善舱室顶部空间布局,提高舱室顶部板架结构的固有频率,对上层建筑板架进行拓扑优化,寻求材料最优分布,并在对其进行静力分析和模态分析的基础上,以体积百分比为约束条件,以板架固有频率为目标函数,得到拓扑优化后的结构型式,新结构型式使材料分布更加合理,有利于舱室顶部管道和电缆等的铺设。研究表明,在目前的板架结构设计中,可广泛应用结构拓扑与形状优化设计技术。     

双层板填充液体结构的抗压性能研究

为了提高双层板结构的抗压性能,提出一种双层板填充液体结构,采用简化理论法和有限元法对双层板填充液体结构进行抗压性能分析,并与双层板加筋结构进行比较,结果表明,双层板填充液体结构的抗压性能高于双层板加筋结构,并且对下层板的压力传递系数会随着液体体积模量的增大而逐渐增大;随着液体体积模量K的增加,上、下层板最大弯曲应力向相反的方向变化,且液体体积模量K在(180~300)×102 MPa范围内取值时,对上、下板的承压状态较为有利;双层板加筋结构承压时会出现较大的应力集中现象,不利于结构的承压,而双层板填充液体结构液体受压均匀变形,增加了下层板结构的材料利用率,从而提高整体结构的抗压性能;考虑到结构的规模和经济性,采用材料利用率这一指标进行衡量,当填充液体厚度在150~250 mm范围内取值时,能有效提高整体结构的抗压性能。     

基于裂纹尖端应力比值的FGM板应力强度因子简便预测方法

为了弥补含裂纹功能梯度材料(FGM)结构强度预测方法的不足,文章基于有限元分析方法,将复杂的FGM板应力强度因子求解问题转化为简单的FGM板和均匀材料板之间裂纹尖端应力比值计算问题,仅通过使用均匀材料板和FGM板裂纹尖端应力比值、均匀材料板应力强度因子经验公式即可得到任意FGM板应力强度因子值,从而提出了一种基于裂纹尖端应力比值的FGM板应力强度因子简便预测方法。该方法避免了复杂的矩阵运算以及数值积分,仅需建立二维有限元模型即可在保证精确度的基础上快速得到FGM板应力强度因子预测值。通过多组算例对比分析,证明该方法预测精度高,比传统计算方法更为简便,便于工程应用。     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

基于Zig-Zag模型夹层板平面波作用下声传输特性研究

基于Zig-Zag变形假定和板Mindlin一阶剪切理论,建立了复合材料夹层板有限元动力单元模型,分别对上下面板和芯体建立了3个独立坐标系,考虑各部分转角变量独立,为具有厚夹芯和软夹芯的复合材料夹层板的动力分析提供了一种更为准确的有限元模型.采用有限元/边界元方法,建立了嵌在无限大障板上板在简谐平面声波斜入射情况下声传输的计算模型.根据推导的模型编制计算机程序,针对典型结构较为详细地研究分析了芯板材料参数和厚度变化对结构动力特性的影响,并研究分析了夹层板芯层材料、芯层厚度和平面声波入射角度对传声损失的影响.     

全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。     

新型矿石抓斗唇口套实验研究

矿石抓斗唇口磨损严重,通常采用Q345板堆焊网格状耐磨层而成,但寿命不足,常发生洒漏物料,且维修不便。通过设计新型矿石抓斗耐磨唇口套结构对唇口板进行保护,延长了维护周期,同时为保证唇口套强韧性及耐磨性,在传统高锰钢中加入Ti及稀土Y元素,制备了高性能变质高锰钢作为唇口套材料;通过净化晶界、细化晶粒及强化奥氏体基体等作用,提高了冲击硬化速率和唇口部位的磨损寿命,实现了抓斗唇口免维护。     

基于Zig-Zag模型夹层板振动与声传输特性数值模拟研究

基于Zig-Zag变形假定和板Mindlin一阶剪切理论,建立了复合材料夹层板有限元动力单元模型,分别对上、下面板和芯体建立了三个独立坐标系,考虑各部分转角变量独立,为具有厚夹芯和软夹芯的复合材料夹层板的动力分析提供了一种更为准确的有限元模型.采用有限元/边界元方法,建立了嵌在无限大障板上夹层板声传输的计算模型.通过推导的模型编制计算机程序,针对典型结构研究分析了芯板材料参数和厚度的变化对结构的动力特性的影响,并研究分析了在平面声波入射和混响声场入射情况下夹层板芯层材料参数、芯层厚度的变化对传声损失的影响.数值计算结果揭示了夹层板的动力特性和传声特性,对改善夹层板的力学和声学特性提供依据,对夹层板的设计有一定的指导意义.     

钢管组合板桩在接岸结构和防波挡沙堤中的应用

钢管组合板桩结构较地连墙、单一板桩结构及其它直立岸壁结构可以更好的适应复杂地质条件,方便施工,对各种水平和竖向荷载的适应能力强,能很好的满足水平抗弯和竖向承载力要求,适应港口工程大型化、深水化。另一方面,钢板桩行业的迅速发展,使得钢管组合板桩结构在其它材料缺乏的地区具有越来越大的应用优势。本文结合近年来参与设计的一些国外工程案例,对钢管组合板桩在接岸结构和防波挡沙堤中的应用进行了介绍,为类似工程提供借鉴。