流体可压缩性对船体垂向振动的影响

阐述振动船体周围流体的可压缩性对由流体结构相互作用而引起的惯性力与阻尼力的影响。在船体振动的常规分析中，假定流体是不可压缩的，完全不考虑可压缩性的影响。可压缩性在水下爆炸的区域、海啸响应和在水中的声传播中是极其重要的因素。在本研究中，三维有限元分析可以用来计算以正弦波固有模态垂向振动的均匀梁周围的压力场。附连水质量和阻尼系数可以表示为频率和节点距离的函数。如果研究可压缩性的情况，可以发现典型的巨型油船和散装货船的主船体桁振动中，附连水质量系数增加达5％。这也说明，当频带处于关注的船体桁的低阶范围内时，出现声波辐射是不可能的。     

基于面元法的船舶螺旋桨附连水质量与阻尼计算方法研究

在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数。但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略。针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分析中常使用的面元法,构建了螺旋桨随轴系在水中振动时的附加质量与阻尼数值计算方法。目前求解附加质量的经典方法是基于运动物体引起流体动能变化来求解,但该方法不能求解附加阻尼。文中证明了所提出的方法与经典方法是完全等价的,同时利用该方法还可以求解附加阻尼。最后以球体、椭球体及螺旋桨为对象给出几个算例,并与解析解或其它文献计算结果比较,误差均在合理范围内,表明文中提出的方法的有效性。     

三圆柱体附连水质量的数值计算

研究船舶总振动时,单体船及双体船的附连水质量已经有了计箅公式,但是针对多体船（如三体船）的总振动,国内外的研究甚少。随着三体船的需求增加,需在设计时对其总振动进行预报。正确预报三体船的振动,需正确计算参与振动的附连水质量.介绍采用CFD软件Fluent数值计算三圆柱体附连水质量的简便方法,通过计算得出三圆柱体附连水质堪随间距变化的规律,得出三体船垂向振动的单位长度的附连水质量,为三体船的总振动计算提供了依据.     

基于ANSYS的三圆柱附连水质量计算

对三体船总振动预报,需计算参与振动的附连水质量。采用ANSYS流固耦合方法模拟了一系列的不同尺度比、不同间距的三圆柱在水中振动特性,并计算附连水质量。三圆柱体的振动附连水质量随着片体增大而增加,垂向附连水质量随着片体与主体的间距增大而减小,水平振动附连水则相反,但最终都趋向于3个单独的圆柱体附连水质量之和,并根据所求结果在单圆柱体的基础上给出一个修正系数来求三圆柱体的附连水质量,并推广到三体船上。     

旋转壳体的干,湿模态研究

本文用振动试验建模的方法来探索旋转壳体的干、湿模态参数及其非线性振动特性。还分析了附连水质量与水域大小的关系以及附连水质量对振动特性变化的影响。     

Green函数法计算船底板振动的附连水质量

本文用Green函数法计算了船底板在理想流体中弹性振动时的附连水质量系数。在计算中用连续板的概念考虑了相邻板格振动时的流体动压力影响,结果表明这和仅考虑一单独板格振动时的流体动压力影响有很大差异。文中给出了板格边长比从0.2到1.0的船底连续板的附连水质量系数以及四周简支和四周刚性固定的矩形板的附连水质量系数,并与H.H.,K.C.Kim以及解析解的结果作了对比和分析。     

基于振动测量的刚体附连水质量研究

为研究刚体附连水质量及其影响因素,本文提出一种基于测量自由振动固有频率的方法测量附连水质量,并设计实验装置研究不同工况下刚体振动频率、刚体浸深、水域宽度与深度对附连水质量的影响。实验结果表明,附连水质量随浸深及水域深度的变化规律与刘易斯法结果相近,水域越窄,附连水质量越大。在此基础上提出水中垂振刚体附连水质量的窄航道修正系数,对刘易斯法进行修正,修正后的计算结果与实测数据趋势一致,误差在可接受的范围之内,该结论对估算船舶附连水质量有一定的参考意义。     

螺旋桨附连水效应的数值计算方法研究

在船舶推进轴系振动和校中计算分析中,螺旋桨在流场中引起的附连水效应是一个很重要的参数。但实际计算中,螺旋桨附连水效应一般用其自身转动惯量和质量乘以一个经验系数来得到。针对该不足,文章介绍了分析螺旋桨附连水效应的稳态谐响应数值计算方法和常用经验公式。通过对一个多用途船的螺旋桨附连水效应进行数值计算,并与经验公式的估算结果进行对比分析,误差均在合理范围内,验证了该数值方法的可应用性。     

半潜船振动特性

利用Patran软件建立某半潜船有限元模型,应用Nastran软件的Lanczos方法计算此半潜船在不同载况下船舶总体垂向振动各阶模态。将计算得到的各载况下固有频率与该船主机和螺旋桨激励频率进行比较得出此半潜船振动性能良好。附连水质量对于半潜船各载况下的固有频率有十分重要的影响,因此将以源汇分布法为代表的数值计算方法与刘易斯法为代表的经验公式方法进行验证和对比,得出半潜船下潜状态的附连水质量计算应该应用数值计算方法的结论。本文对于半潜船振动设计预报及附连水质量计算具有一定的参考意义。     

基于稳定性理论的张力腿平台横摇固有周期分析

文章以稳定性理论为基础提出了一种张力腿平台横摇固有周期计算模型,分析了横摇临界角对平台横摇稳定性的影响,并将其应用于分析平台设计参数对横摇固有周期的影响。提出在一个横摇周期里,最后稳定横摇临界角对应的时间历程为1/4横摇固有周期这一假设,基于此假设,编制计算机计算程序,计算横摇运动中每一个横摇角,判断其稳定性,找出一个横摇周期内最后稳定横摇临界角对应的时间历程,求解横摇运动固有周期。考虑两种横摇阻尼情况,计算不同初始横摇角、横摇下沉位移、张力腱长度、平台重量和横摇阻尼的横摇固有周期,论证了平台设计参数对横摇固有周期的影响。该计算模型克服了从结构角度计算固有周期工作量大、计算周期长、计算结果不可靠的弱点,使横摇固有周期计算简单、有效。通过与不考虑横摇阻尼的情况对比,分析了横摇阻尼对横摇固有周期的影响。可以快速计算处于设计阶段或者已服役张力腿平台横摇固有周期。结合一型设计中的张力腿平台,应用文中提出的横摇固有周期计算模型对该平台进行了横摇固有周期的计算,并且分析了平台参数对横摇固有周期的影响。结果表明该方法可以对张力腿平台横摇固有周期进行快速计算。并可推广应用于其它海上结构物的横摇固有周期计算。     

VB. NET和NASTRAN混合编程在船体梁振动计算中的应用

以Visual Studio.NET为开发平台,基于VB.NET和NASTRAN采用混合编程的方法开发适用于方案设计阶段的船体梁振动计算软件。通过图形化用户界面控制参数的选择和输入实现船体梁垂向振动经验估算、附连水质量计算、一维梁有限元模型的参数化建模、后台调用NASTRAN计算船体梁垂向和水平振动,以及固有频率和模态振型自动提取等功能。以35 000 m~3液化乙烯运输船为例,对比软件计算值与经验估算值和整船三维有限元分析值,结果表明,该软件对于低阶船体梁振动计算具有良好的可靠性和实用性。     

共轴双柱式波能装置水动力及能量转换特性研究

为解决波能转换装置向深水环境推进过程中存在的系统稳定性和能量转换效率问题,借鉴海洋工程中常用的稳性辅助构件形式,在现有的点吸式波能装置基础上引入阻尼板.基于线性微幅波假设,通过特征函数展开和边界匹配的势流半解析方法,结合多自由度振动理论,探索阻尼板的存在及其构型参数变化对获能系统水动力、运动响应及能量转换效率的影响.计算结果表明,阻尼板会降低浮子受到的波浪激励力,阻尼板与浮子间的相互作用水动力大于浮子自身运动受到的水动力,且主要体现在惯性载荷部分;阻尼板会使系统出现两个耦合共振频率,且新出现的共振频率对阻尼板半径更加敏感,在较小共振频率处的最优波能转换效率均随着阻尼板半径和浸没深度增加先增大后减小.研究结果可为深水波浪能利用的工程应用提供理论基础,为后续振荡浮子波浪能发电装置优化提供依据.     

深水海洋平台张力腿涡激非线性振动响应研究

本文研究了深水张力腿平台的张力腿在不均匀流及波、流联合作用下由涡串激起的横向振动。在数学模型中既考虑由于平台的升沉运动而产生的中心激振,又计及流体平方阻尼力作用。文中采用多项Galerkin法和数值积分以及Runge-Kutta法进行数值解。以Conoco′s Hutton张力腿平台为例,计算了结构的动力响应。讨论了多项位移表达对动位移、动弯矩和切力的影响,以及升力系数、阻力系数和中心激振参数对响应的影响等。     

应用奇点法计算流体对结构振动的影响以及关于附连水质量的相似关系

本文把流体力学奇点法与结构有限元法相结合,计算流体对结构振动的影响。这种方法用结构浸水面上的边界元代替流体所占空间内的流体元,可以大大节省计算机容量和减少计算机时。本文还分析了附连水质量计算中的相似关系。文中得出的这些关系使得有可能应用奇点法和有限元法的计算结果为一些较复杂形状的结构得出简便而实用的附连水质量计算公式。文中给出了应用作者所编计算机程序计算附连水质量和水中结构固有振动频率的实际例子——不同浸水情况下的平板、带弹性防挠材的板、实船底部板格以及船舶艉部立体舱段。计算结果与试验结果进行了比较,二者基本符合。     

集装箱船的振动与响应评估

按振动分布范围的不同,对集装箱船的振动与响应分析方法进行了分类,讨论了频率储备、激振力、阻尼、附连水质量、振动衡准等问题。并以一艘2750TEU集装箱船为例,进行了整船和局部结构的振动评估,最后对集装箱船的动态设计方法进行了归纳。     

江海直达船鞭击振动分析

对江海直达船首部砰击引起的鞭击振动进行了仿真分析,采用瞬态动力学模态分析法,计算过程中考虑附连水的作用。分析参数有砰击压力峰值和连续砰击次数,对比分析仿真结果,得出不同压力峰值和连续砰击次数的影响规律。     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台桁架结构振动特性研究

针对海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,提出将颗粒阻尼技术应用于海洋平台桁架结构的减振.使用NASTRAN建立桁架结构的有限元模型,基于离散元法建立颗粒阻尼器模型,分析颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对减振效果的影响规律,研究结果表明:带颗粒阻尼器的海洋平台桁架结构振动特性曲线与试验数据误吻合良好,能满足工程计算精度要求;颗粒阻尼能在较大频带内有效降低海洋平台桁架结构振动.仿真模型可用于指导带颗粒阻尼器桁架结构的关键参数设计与性能预测,为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

计及流体效应的三体船流固耦合自振特性

采用有限元法和边界元法比较分析三体船结构的流固耦合振动问题,探讨深V型、浅吃水侧体的附连水质量对三体船总振动特性的影响。通过对全船三维结构有限元模型进行纯数值计算,获得三体船结构在无限域流场中的湿模态特性。研究发现,计及流体效应后的三体船自振频率比干模态频率明显降低,首部水平振动与尾部扭转振动的耦合振动在高阶模态中较为突出,侧体的附连水质量对三体船垂向和水平振动影响较小。     

水下结构物低频振动相关性及声辐射特性分析

振动相关性普遍存在于水下结构物低频总振动中.本文基于有限元／边界元理论给出了水下结构物低频振动模型及求解方法,讨论了舷间、舷外附连水以及大型机组基座、舱内铺板、设备等近低频振动特性的影响.在此基础上,研究了推进器通过轴系纵向激励引起结构的低频弯曲振动与纵向振动的相关性,并进行声辐射计算分析.研究结果对理解推进器交变力作...     

水中充液方箱振动和声辐射的有限元分析

针对水中充液方箱模型,进行了结构振动特性和受激声辐射特性的有限元数值分析.分别计算了结构物在空气与水中固有频率以及结构声辐射的声强级的频率响应.比较了附连水对结构物固有频率的影响.比较计算结果表明ANSYS对流固耦合的处理是可信的.