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。     

矩形液舱晃荡冲击载荷的试验机理研究

在不同外激振幅和频率下,采用大尺度模型试验方法对矩形液舱内液体晃荡产生的冲击压力进行了研究,主要包括在不同载液率下,液舱内的短期晃荡冲击载荷特性、冲击载荷的统计特性、时空分布规律及外激振幅和频率与晃荡冲击载荷的关系。试验结果表明,低载液率时自由液面附近冲击载荷大,高载液率时顶部冲击载荷大,30%时自由液面冲击载荷最大,低载液率时自由液面最大冲击力约为静水压力的3.5～4.5倍,外激频率越接近自由液面固有频率,冲击荷载的梯度受振幅的影响越大。文中研究可为计算晃荡载荷提供参考,并对液舱设计具有一定指导意义。     

码头平台振动异常原因分析

南京某三期码头工作平台在正常工作状态下出现明显振动异常,本文主要通过测试码头结构及固定吊设备的振动频率和振幅,分析比较各结构分段在不同工况下的频率和振幅变化,研究造成明显振动异常的原因,为后期码头的加固改造提供依据。     

气动式造波机中的横向波

本文讨论了用于产生二维波动的气动式造波机中,一种横向表面重力波的发生及其非线性特性。当输入频率接近于横向波的基频两倍时,利用奇摄动方法,可以得到横向波的振幅发展方程。振幅的理论预测与实验观察是定性相符的。     

船用颗粒阻尼能量损耗特性影响研究

颗粒阻尼技术作为抑制低频振动的重要方式,可应用于抑制船舶低频振动。为探索颗粒阻尼器的耗能机理,本文基于离散单元法对颗粒阻尼器在不同振幅、不同填充比、不同振动频率下的运动状态和耗能进行研究。结果表明：颗粒在填充比为50%的工况下,在不同振动频率和振幅激励时颗粒的运动状态比较丰富,出现了不规律的耗能现象;填充比为70%、90%时,颗粒的耗能随着振动的幅值和频率的增加而增加,特别是在颗粒填充比为70%、振动频率为120 Hz、振幅为5 mm的情况下,颗粒的耗能达到了顶峰。在损耗因子方面,振幅在1～4 mm时90%填充比要明显高于50%、70%填充比;在振幅为5 mm时,90%填充比低于70%填充比而高于50%填充比。     

《用摄动方法求解船用柴油机变惯量扭转振动方程的探讨》

本文探讨了用摄动方法求解船用柴油机变惯量非线性振动方程,提出了在共振和非共振情况下频率和振幅的表达式.由于变惯量的影响,在共振时振动和频率都是变量.本文通过对一台带有单浆的12缸柴油机的实例计算,说明采用作者所提方法的精度是可用的.     

菱形独立液舱晃荡载荷分析及强度评估研究

液化气船菱形独立液舱的设计要求为无装载高度限制,因此菱形独立液舱的结构设计必须重视最为危险的部分装载的工况,并考虑各种载荷。当船体在波浪中运动的频率与液舱内液体振动的固有频率相近时,舱内液体会发生剧烈的运动,此时液体晃荡对液舱结构产生的冲击载荷,在结构设计初期必须予以足够的考虑。以超大型液化气船的一个菱形独立液舱为研究对象,在对船舶固有运动周期和舱内液体的晃荡频率进行评估的基础上,运用二维有限差分法对不同液位高度下菱形独立液舱内部的晃荡载荷进行了研究和计算,获得了舱内液体的运动状态,速度及压力分布,并以此为基础,对菱形独立液舱的结构强度进行了评估,确保了全冷式液化气船菱形独立液舱结构设计的可靠性。     

国外造船文摘

本文对采用有限单元法模拟浸水悬臂平板自由振动作了介绍。此方法用压力将声学流体直接模拟为未知的基本流体。计算时采用了结构分析计算机的代码,并考虑了液体自由表面和部分浸水效应。文章指出,求得的数字结果与实验测得的平板振动频率极为一致。文中讨论了模拟的各种要求。本方法应用范围包括舵、桨叶和船舶其他附体在水中的振动等。     

连续分层海模式中内波的色散关系

本文从绝热Boussinesq近似方程组出发,得出了线性小振幅内波的控制方程。对于密度沿水深方向线性分布的分层海模式,得到了其色散方程并进行了数值分析。结果表明:对于同一频率,波数随着模态数的增加而变大;并且当频率接近于浮性频率时,其增加的趋势就越明显。     

关于气蚀的机理

空化仅为在液体中的现象。已有大量文献报导了有赖于试验条件的气蚀机理。本文提供了SUS304不锈钢在湿度为30°—70℃的蒸馏水中和振幅为40微米,频率为19.5千赫的压电振动试验台中所得试验结果。该结果显示了典型的机械气蚀机理。为了可靠地辨识气蚀机理中的机械、化学或电化学的作用,考察气蚀后的表面,气蚀的产物(气蚀粒屑)和试后的液体是很必要的。本试验发现,在气蚀潜伏期后试件的气蚀质量损失率随着试验时间的增长几乎恒常,并且表面平均粗糙度R_z随着累计质量损失的增长几乎不变;捕获到2～4微米尺寸范围的气蚀粒屑;试验使用后的蒸馏水经检验不存在铁离子(Fe~(++)或Fe~(+++))。     

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.     

新型FDPSO涡激运动试验研究

以一座工作水深为1500m的新型深吃水变截面多立柱式FDPSO为研究对象,对其在300m等效截断水深锚泊系统系泊时的涡激运动特性开展了模型试验研究.模型试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验中进行,缩尺比取为1:80.本文重点对不同工况下平台的横向涡激运动、响应谱和运动轨迹进行了系统性研究.研究结果表明:平台的横向运动频率未出现典型"锁定"现象,而是一直保持在接近固有横荡频率的范围内;同一流向下,平台纵向运动的平衡位置与最大振幅均随着折合速度的增加而增加.与其他经典平台相比,本文新型FDPSO最大横荡振幅值随折合速度的变化呈现不同的趋势.随着折合速度的增加,横荡运动的最大振幅与标称振幅之间的差值增大.     

波流联合作用下深海垂直杆件三维振动响应分析

本文研究了深海垂直杆件在波流联合作用下的波激-涡激-参激耦合振动特性.基于Hamilton原理,建立了垂直杆件的三维振动模型,考虑Morison力、涡激力和顶端变张力,对结构的波激-涡激振动和波激-参激-涡激联合振动进行数值模拟,求得杆件各点位移时历曲线,并针对时历曲线进行快速傅里叶变换得到能量频谱,从能量角度分析杆件振动特性.在此基础上,研究了振动幅值随流速、参激频率和参激幅值的变化规律.研究表明:在波流联合作用下,杆件振动出现非线性,轴向振动存在1/2和1/4亚频振动成分,拖曳力方向振动存在二倍波激频率成分;当涡泄频率接近杆件横向振动固有频率时,轴向振动和涡激振动振幅增加;存在参数激励时,杆件三个方向的振幅增大,振动对流速更加敏感;参激频率接近杆件固有频率时,轴向振幅和涡激振幅均增加,而当参激强度增加时,三个方向的振幅均增加,平衡位移不受影响.     

磁流变阻尼器动态特性研究

为更好地研究磁流变阻尼器应用于舰船设备抗冲击的控制方法,需要准确、全面了解其动态力学特性。对磁流变阻尼器的动态特性进行试验研究,详细讨论速度、振幅、频率、电流等各个因素对阻尼力的影响。结果表明,在低速区域阻尼器的阻尼力以不可控的粘滞阻尼力为主,阻尼力随速度的变化明显;在高速区域,阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主,阻尼力随速度的变化不大,而主要决定于控制电流,但是随着电流的增大,出现饱和现象;振幅和频率主要影响磁流变阻尼力的粘滞阻尼力,随频率和振幅的增加,速度的变化范围也明显增大,但是在相同的速度下,频率和振幅对阻尼力的影响不明显。为进一步获得磁流变阻尼器动态特性参数及研究舰船设备抗冲击半主动控制方法提供了重要依据。     

倒角半径对方柱涡激特性的影响研究

采用有限体积法对具有不同倒角半径方柱涡激振动开展了数值研究。方柱涡激振动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST k??湍流模型对低质量比弹性支撑的方柱涡激振动进行了模拟。研究发现:方柱涡激振动最大振幅曲线随着折合速度的增大先增大后减小,与圆柱涡激运动初始激励分支和下端分支相类似,但没有发现幅值跳跃现象。流向振幅最大值出现在20%倒角且折合速度5.0时,大小为0.28D,而横向振幅在30%倒角工况中折合速度为6.0时达到最大值0.47D。方柱涡激振动没有发生类似圆柱一样的频率锁定现象,但其振幅呈现明显的"差拍"规律,差拍区间随倒角半径大小而异,最后对不同倒角半径下方柱运动轨迹进行了讨论分析。     

波浪载荷长期分布的简易估算法

论述船体结构上波浪引起应力长期分布的简易估算方法。以线性响应预估研究为基础，分析了假想波浪状态的统计特性和波浪引起载荷长期分布三者间的关系。阐明最大波浪引起载荷长期分布下超越概率达10^-8左右，其参数大小决定于具有短期波浪引起分布参数最大值的最恶劣短期波浪状态。最恶劣波浪状态，其物理意义是当振幅响应算子和波谱二者最大峰值共用同样频率时，在振幅响应算子和波谱之间存在广义上的谐振。因此，振幅响应算子的最大峰值和频率成为最恶劣波浪状态和最恶劣短期分布参数的关键因素。通过使用振幅响应算子的最大峰值和频率，推出了船体结构上波浪引起应力长期分布的一个简易估算方法。这种方法已被应用于210000 DWT散装货船的长期分布数值估算中。     

波浪载荷对船舶柴油机振动的影响研究

为避免波浪载荷对柴油机运行造成安全性的影响,本文利用AQWA软件计算波浪的动压力,采用APDL语言编写加载程序实行波浪载荷对船体的自动施加,研究在不同波浪高的情况下,柴油机受波浪载荷的谐响应作用。研究结果表明,如果激励频率过小,柴油机的振幅和应力都较大,发生共振作用,柴油机动力特性就会减弱,导致柴油机运行不稳定;如果激励频率过大,柴油机的振幅和应力会在极小值附近来回摆动,这样容易对柴油机整体造成简谐力的作用,柴油机会发生疲劳破坏。     

波浪载荷对船舶柴油机振动的影响研究

为避免波浪载荷对柴油机运行造成安全性的影响,本文利用 AQWA软件计算波浪的动压力,采用APDL语言编写加载程序实行波浪载荷对船体的自动施加,研究在不同波浪高的情况下,柴油机受波浪载荷的谐响应作用。研究结果表明,如果激励频率过小,柴油机的振幅和应力都较大,发生共振作用,柴油机动力特性就会减弱,导致柴油机运行不稳定;如果激励频率过大,柴油机的振幅和应力会在极小值附近来回摆动,这样容易对柴油机整体造成简谐力的作用,柴油机会发生疲劳破坏。     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

水槽物理模型频率域激电特征分析

频率域(CR)法借助于分析大地总电阻率(包括振幅、实分量和虚分量)及其相位来研究岩矿石标本的电性参数。本文通过对金属和水槽物理模型,利用SIP激电仪,测量其在不同频率下的电阻率,发现其频谱特征。通过大量实验和对实验数据的分析,对金属频率域激电性特征做出分析,为水槽实验提供模型电性参数实验基础。