基于流固耦合的滑行艇局部结构强度分析

采用ANSYS Workbench软件建立了计及三维波浪载荷的单向流固耦合计算方法和分析流程进行滑行艇结构强度校核,对滑行艇波浪破碎的局部非线性现象有较好的捕捉效果。通过与规范公式计算结果对比表明,采用CFD方法计算的波浪载荷更为合理,能够体现滑行艇结构在不同位置所受载荷的特点,对艇体结构的校核更为精确,可为滑行艇的结构设计提供参考。     

基于流固耦合的水冷排气管结构强度仿真分析

结合特殊用途柴油机低热辐射水冷排气管的结构设计,借助Fluent软件,联合仿真方法,对其在额定工况下的排气流动过程进行瞬态分析,得到流动分布和表面换热系数;同时,对冷却水流动过程和对流共轭传热进行仿真分析,得到水冷排气管的温度场梯度边界。在此基础上,分析在热应力、重力、排气压力和冷却水压力综合作用下,安装在单缸机缸盖上的水冷排气管的应力和应变的分布情况。研究结果可供水冷排气管的结构优化和可靠性设计参考。     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r kbench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析。在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别。计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略。     

流固耦合船舶舱室中低频噪声数值分析

文章介绍了封闭声腔结构区域内流固耦合声学有限元数值分析理论、方法和计算流程,并用该方法进行封闭区域内声学特性分析,应用于船舶舱窀噪声数值预报.文中计算考虑了船舶动力激励源引起的结构振动响应噪声、空调风口噪声源引起的空气噪声及舱室周围复合吸声材料.     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r k-bench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析.在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别.计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略.     

基于流固耦合分析的船舶离心泵转子模态设计

流固耦合分析是一种将流体动力学和结构动力学相结合的分析方法,在船舶离心泵转子的模态设计中,通过流固耦合分析可以确定泵转子的关键振动模态和频率,评估流体对泵转子振动的影响,识别潜在的振动问题,并针对性地进行结构优化。本文系统介绍船舶离心泵转子流固耦合分析的过程,从流体力学原理、动力学原理等角度,阐述了流固耦合分析算法,通过建立船舶离心泵转子的有限元模型,在分析软件Workbench中进行了转子的流固耦合模态分析,对于改善船舶离心泵转子的设计水平有重要的意义。     

基于流固耦合的轴流风机结构分析与优化

针对轴流风机出口流量过小,风机效率过低问题,基于计算流体力学理论和Fluent软件,建立轴流风机内部流场数值仿真模型,实验测试与仿真计算值误差为4.3%,验证了数值模型的正确性,为后续优化设计提供了依据.数值仿真结果表明:原风机结构的轴流风扇及导叶设计不合理,气流迹线杂乱,沿程损失大,影响了风机性能.通过优化轴流风扇结构参数,将直导叶变为弯曲导叶,并采用正交试验设计方法对导叶进行了匹配优化设计,优化后的风机气流迹线平稳,出口流量由0.167 7 kg/s增加至0.192 8 kg/s,效率由33.2%提高至51.7%.最后基于流固耦合理论计算了轴流风扇在旋转工作时的应力及位移值,结果表明,风扇强度满足要求.     

海上半潜式水秀平台流固耦合强度分析

针对目前海上大型半潜式水秀平台强度评估缺少专业的系统解决方案这一问题,基于船级社规范,对海上大型半潜式水秀平台进行结构设计,并用Fluent软件对平台进行多工况流固双向耦合计算.最后,按海上移动平台入级规范进行强度衡准和性能评估,并在实际工程中进行应用.因此,对于设计类似海上大型半潜式水秀平台,应用船舶设计规范和强度评估是可行的.     

极大型海洋浮体结构的流固耦合分析

本文研究了两种多模块极大型海洋浮体结构的流固耦合问题。采用弹性连接多刚体系统模型，利用三维线性水弹性力学理论，获得了系统在各种浪向下运动和连结件动应力响应的理论预报。     

基于流固耦合的轮缘推进器水动力性能和强度校核分析

[目的]为了综合分析轮缘推进器的整体水动力性能和强度性能,提出采用基于流固耦合的计算方法进行联立求解。[方法]首先,采用计算流体动力学(CFD)方法计算3种不同导流罩结构的轮缘推进器在不同进速下的推力、扭矩和效率等参数,分析3种结构的轮缘推进器的水动力性能计算结果,以确定最佳的导流罩结构型式;然后,通过联立求解,将CFD计算结果作为轮缘推进器强度校核的载荷条件,计算其在实际工况下的等效应力。[结果]计算结果表明:导流罩对轮缘推进器水动力性能的影响非常大,即使采用相同的螺旋桨模型,不同的导流罩结构也将直接影响整个推进器的推力和效率;对于配置最佳导流罩结构型式的轮缘推进器,螺旋桨在设计航速下的最大等效应力为许用值的68.16%,可以满足设计工况条件下的强度要求。[结论]流固耦合计算方法适用于轮缘推进器的水动力性能和强度校核的有效分析。     

考虑流固耦合影响的水中桩基结构振动特性分析

水-结构的耦合振动是一个比较复杂的问题,在设计中,只有考虑水体对结构基频及阻尼比等振动特性的影响,才能使结构设计更为合理、可靠。以往研究多分析水体的附加质量效应对桩柱基频的影响,对水深、桩径、上部结构等因素的影响尚缺乏进一步的研究,对水体的阻尼比增大效应也缺乏定量分析。鉴于工程的需要,利用有限元分析软件ADINA建立水体-桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,对流固耦合作用下结构的基频和阻尼比进行计算,分析多种因素对水中结构振动特性的影响,并给出水体产生的阻尼比推荐值。结果表明,水体会引起结构基频降低及结构阻尼比增大,流固耦合作用对振动特性的影响不容忽视。     

基于流固耦合方法的船舶破冰阻力参数敏感性研究

本文基于带有塑性应变失效准则的弹性断裂失效模型建立平整冰有限元模型,采用LS-Dyna流固耦合方法对船舶在平整冰条件下航行的冰载荷开展了数值模拟,选取航速和平整冰厚度作为敏感性参数,分析了参数变化对破冰阻力的影响。研究发现:各方向上的冰载荷在时域上均存在一定的周期性,冰层在船艏撞击和浮力作用下,通常以多种破坏模式的混合方式同时出现;船舶在平整冰环境下的破冰阻力随航速和冰厚的提高基本呈线性增加的趋势,不同航速及冰厚条件下的破冰阻力数值计算结果与Lindqvist经验值的误差分别在-7.5%～13.1%和-10.8%～19.4%范围内,采用LS-Dyna流固耦合方法对船舶破冰阻力进行预报具有较高精度。     

薄膜式LNG船舶货舱结构强度分析

相对于传统的石油、煤炭等能源,天然气的燃烧产物只有水,是一种真正环保、无污染的能源。目前,海上大型天然气运输船舶LNG分为球罐型和薄膜型,本文的研究对象是薄膜型LNG船舶。LNG船舶货舱的结构强度是一个非常重要的设计指标,由于LNG船舶在运输过程中受到波浪载荷、液体晃荡载荷等,对其结构的疲劳强度和屈曲强度有较高的要求。本文结合有限元分析技术,在Ansys中进行薄膜型LNG船舶的结构强度分析,对于改善LNG质量有重要意义。     

超空泡射弹结构响应的流固耦合仿真研究

先利用Logvinovich独立膨胀原理提出了流体域的一种简化计算模型,然后通过LS-DYNA有限元软件对存在尾拍的超空泡射弹的结构响应进行流固耦合数值计算,并比较分析了弹体长细比对结构响应的影响.计算结果表明:第一主应力、第三主应力、最大剪切应力和Von Mises等效应力近于同步变化;在射弹运动的初始阶段,各应力值和弯曲变形达到最大;弹体中部的应力最大且弯曲变形最严重.当弹体的长细比增加时,速度响应的频率变小,应力最大值的变化较复杂,应分段考虑,同时弯曲变形程度明显增加.     

船体薄壁梁弯扭耦合振动的流固耦合分析

采用耦合有限元,边界元法计算水中船体的弯扭耦合振动.文中用一维薄壁梁有限元模拟船体梁,在横剖面处用二维边界元方法计算结构表面卢压,推导出表征流体对振动特性影响的附加质量阵,编制了用流同耦合方法求解船体振动模态的程序.通过与采用ANSYS软件进行耦合场分析以及刘易斯方法得到的振动模念相比较,验证了文中方法的可行性和应用性.     

船舶结构强度有限元分析的质量控制研究综述

有限元法在船舶结构强度分析中有着广泛的应用，随着有限元分析方法对工程结构设计的不断介入，有限元法的质量控制问题日益引起工程界的关注，如何通过控制有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度已经成为一个重要的研究方向，本文对这一领域的现状作一回顾，为进一步开展研究提供基础。     

基于流固耦合的舵桨水动力性能研究和强度校核

文章创新地提出了将流固耦合计算方法应用于对舵桨的水动力性能和强度校核的联立求解中。应用此方法,对舵桨在不同航速下的水动力性能进行了研究,比较了不同航速下舵桨产生的推力和扭矩,总结出桨叶推力、扭矩、敞水效率随进速变化的规律;同时又以流体计算的结果作为强度计算的载荷条件,对舵桨强度进行校核,从而保证了舵桨满足强度需求。流固耦合计算方法的使用为舵桨性能研究提供了一套全新的方法。     

基于流固耦合的水润滑轴承板条结构优化研究

为研究水润滑轴承板条结构对其润滑性能的影响规律,利用有限元软件ADINA建立2D轴承底部中心板条的流固耦合模型,得到水膜压力分布,板条的综合位移和垂向位移分布,分析凹面型、平面型和凸面型板条以及橡胶厚度对水膜压力分布和板面变形的影响规律.研究表明:平面型和凹面型板条能够促进轴承形成流体动压润滑,凸面型板条减少水膜的承压区,不利于形成流体动压润滑;增加橡胶厚度,会降低水膜压力分布,增大橡胶的变形,从而降低了轴承的承载能力.     

船舶桨-轴系统双向流固耦合动力学建模方法研究

螺旋桨激励力引起的轴系及船体振动是船舶低频噪声的重要原因,目前已成为改善我国船舶振动噪声最关键的问题之一.为了掌握这类低频噪声成因,有必要从流体、桨、轴系间的复杂耦合关系着手,揭示螺旋桨激励力产生、传递机理及桨-轴系统流固耦合振动演化规律.因此急需一个桨-轴系统双向流固耦合动力学分析模型.为此,本文利用有限元法(FEM)耦合边界元法(BEM)建立了流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,并通过数值仿真分析以及实验研究,验证了所建模型的正确性.研究表明:本文建立的模型求解精度满足工程要求,且相比于目前广泛采用的商业软件方法具有计算速度快、对计算机性能要求低等优点,非常适合工程应用.