基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这2种规范对于FPSO风载荷计算的适用性。[方法]建立具有通用型上部模块的某30万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩。[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差13.6%和24.5%。[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考。     

岸边集装箱起重机风载荷分析

为提高岸边集装箱起重机风载荷的计算精度,准确评估港口起重机的安全性,以常规岸边集装箱起重机项目为例,研究不同起重机设计规范风载荷计算方法,并进行风载荷对比分析。根据风洞试验数据,研究特定角度风对风载荷的影响,并结合设计规范提出风载荷修正系数。结果表明:在实际风场中风载荷极值、作用角度均与规范给出的结果有所区别;应根据风洞试验结果对规范规定的风载荷、轮压进行修正,可更准确地评估岸边集装箱起重机的抗风能力。     

考虑遮蔽效应的海洋平台风载荷计算研究

针对海洋平台风载荷的特点,结合CFD技术,研究干扰物分别为满实和非满实结构时遮蔽效应与物体间距、高度、宽度等因素之间的关系,给出遮蔽系数回归公式和计算程序。     

起重机支撑结构局部强度直接计算方法研究

起重机在船舶上有着广泛的应用,起重机作业时,不仅需要考虑起重机自身的载荷,同时还要考虑船舶的横倾、纵倾,海上风力的影响。因此支撑结构的受力较为复杂,为了结构安全,需要进行强度计算分析。本文运用Patran/MSC.Nastran软件对起重机支撑结构模型进行有限元计算,并对计算结果分析,验证构件强度满足相应规范的要求。     

风载荷作用下单臂架港口起重机的动态特性研究

讨论了风载荷对岸边单臂架起重机稳定性的影响,并对倾斜臂架振动模态与风载荷对其动态影响进行分析计算,为起重机整体稳定性设计计算以及如何减轻风载对臂架结构影响提供了参考依据.     

岸边集装箱起重机金属结构数值仿真

以岸边集装箱起重机金属结构作为计算模型，依据(欧洲起重机械设计规范)(FEM)，以及岸边集装箱的具体工作工况对起重机进行载荷组合计算。利用ANSYS有限元软件进行数值仿真，采用多种单元混合建立模型。该模型对起重机的静强度、刚度以及工作工况下由于大车、小车起制动所引起的冲击载荷、非工作风下起重机的强度和应力等进行综合分析。还利用大位移非线性方法对起重机前拉杆进行了计算分析。     

岸边集装箱起重机数值风洞分析

结合某岸边集装箱起重机,利用有限元计算工具,对风载荷进行计算流体动力学仿真分析,得出该桥吊的数值风洞模拟值,并与计算机辅助工程分析计算值进行对比,从而得到一种较为合理的数值模拟方法。该方法可分析大型港口设备的风载荷工程实际问题。     

岸边集装箱起重机风载荷数值模拟研究

岸边集装箱起重机抗风性能设计是不可缺少的控制性环节。本文对65t-65m岸边集装箱起重机风洞试验的模型进行了计算流体动力学（CFD）数值模拟。通过计算几个典型的风向角和风速工况下起重机风洞试验模型,得到了丰富的流场及压力场信息,并绘制了速度分布和压力分布图。与风洞试验的数值对比,所得误差较小,说明使用CFD数值模拟的方法计算岸边集装箱起重机风载荷是可行的。     

自升式钻井平台风载荷研究

以海洋钻井平台风载荷计算为研究对象,将船级社规范、CFD计算流体力学计算、风洞试验和一种土木工程方法分别应用于一自升式海洋钻井平台的风载荷计算,并详细比较了各方法间存在的差异,比较论证了土木工程方法作为自升式钻井平台风载荷计算的参考价值。     

超深水钻井船风载荷预报

以某超深水钻井船作为研究对象,应用CFD技术对其作业工况进行基于实尺度的风载荷数值预报,并对1#x302F;140的缩尺后模型展开风洞试验。对比数值计算、风洞试验与API规范计算3种不同方法得到的风载荷计算结果表明,应用数值模拟方法得到的计算结果与风洞试验值吻合较好,而规范计算的结果则过于保守,且相差最大时分别较数值模拟和风洞试验结果高出55.9%和62.9%。     

30000吨多用途船舶体舱段强度的有限元计算分析

本文对30000吨多用途船舶体舱段强度进行了有限元直接计算分析。按照GL规范直接计算的要求,舱段载荷除了考虑水压力载荷、货物载荷和自重等舱段局部载荷小,还要考虑总强度的影响作用。经过满载工况、压载工况和起重机作业工况的计算,表明本船强度满足GL规范直接计算要求。     

自升式钻井平台风载荷试验研究

由于风载荷的计算方法不准确,基于自主设计的自升式钻井平台,首次在国内风洞实验室进行了平均风静力的实验研究。首先根据模型设计相似性要求对包括钻井平台的风载荷进行了模拟实验,主要通过气动测量系统获得相关数据,然后与根据规范的计算结果进行了对比分析,最后建议对计算分析方法进行修正,为钻井平台优化设计奠定了基础。     

大型海上风电机组扭振瞬态响应计算研究

针对波动性的空气扭转载荷会严重影响风电机组传动系统中关键部件使用寿命的问题,以某5MW海上直驱型风电机组传动系统为研究对象,建立了模拟真实风的风剪切、塔影效应、湍流效应的气动载荷模型,归纳了风电机组扭振分析的计算流程,结合简化的风电机组双质量模型得到了传动系统在不同风载荷模型作用下的瞬态扭振响应特性。结果表明:风剪切—塔影效应对于风电机组的瞬态扭振响应影响较小,而湍流风效应对风电机组的扭振响应较大。     

砰击载荷作用下双体船强度计算方法研究

舰船的砰击载荷与结构响应的研究一直备受关注.对于双体船来说,砰击按部位可分为底部砰击、外飘砰击和甲板上浪,和连接相邻船体的甲板下侧,即湿甲板砰击.目前对于双体船的砰击计算还不完善,因此对于该船型的砰击研究十分必要.本文分别利用规范计算和直接计算的方式,对砰击载荷作用下双体船强度影响进行研究.规范计算主要基于中国船级社规范计算砰击载荷,直接计算则是通过线性势流理论预报船波相对速度,借助相关规范确定砰击压力系数,实现砰击载荷的直接计算.通过有限元软件加载计算,分析比较2种载荷计算方法对双体船强度的影响,以指导砰击载荷作用下双体船局部结构的设计实践.     

基于切片理论的波浪载荷直接计算

提出了波浪载荷直接计算方法。该方法基于线性切片理论,在频域范围内进行。通过水动力分析得出波浪载荷的响应幅值算子,采用统计方法对波浪载荷进行长期预报,并将线性波浪载荷预报结果进行非线性修正,以模拟实际波浪载荷的非线性效应。最后以某一船型为例,结合IACS推荐的波浪谱和波浪散布图以及超越概率,采用该方法进行了计算并将计算结果与规范值进行了比较。     

多模块MOB连接器动力特性研究

以7模块MOB为研究对象,利用RMFC模型,基于势流理论对7个构成模块单元进行3D水动力性能分析,计算过程中考虑了由于遮蔽效应而导致的浮体间相互作用.编制基于频域的多浮体运动和柔性连接器载荷计算程序,计算在规则波和不规则波下的连接器载荷值,并比较不同连接器刚度下各柔性连接器载荷值.计算结果表明,波浪入射角、波频、连接器刚度和海况对连接器载荷响应具有显著影响.本文的计算结果可为MOB柔性连接器设计与模块耐波性设计提供参考.     

岸边集装箱起重机的防风设计

许多设计人员认为起重机的风载荷是各种设计载荷中最让人困惑和不可预测的载荷.美国咨询商Liftech Consultants Inc.的专家从规范的使用、系固装置及轨道车挡的设计等方面对岸边集装箱起重机的防风设计提出了相关观点.     

基于CFD的潜艇模型水池试验方法研究

潜艇水池试验与深广水域航行区别很大,采用计算流体力学(CFD)方法研究试验连接装置及试验水池尺度对潜艇试验的影响。首先对深广水域的潜艇进行计算,以此来校核CFD算法;然后对潜艇试验实况进行建模计算,根据计算结果来分析模型连接件、池壁和池底效应等对于潜艇受力测试的影响;最后结合实际试验和仿真计算结果,分析并证明试验装置的可行性。     

海洋工程结构物风载荷计算方法比较

为方便海洋工程结构物设计者选择合适的风载荷计算方法,以一艘大型油船为例,分别采用目前常用的几种风载荷计算方法对其所受的风载荷进行计算,计算结果与实验结果比较分析表明,Blendermann方法的计算结果与实验结果吻合较好。     

船用螺旋桨桨叶应力数值计算

综合运用计算流体力学(CFD)与有限元分析(FEA)方法对船用螺旋桨桨叶应力进行数值模拟和分析。采用CFD方法对设计工况与非设计工况的敞水特性进行数值模拟;将CFD数值模拟所得的空间水动力作为外部载荷,采用有限元方法对桨叶应力进行计算分析。以5叶侧斜桨为算例,得到的推力系数、转矩系数与敞水试验值具有较好的一致性,得到的桨叶应力结果与理论分析相吻合,本方法可对桨叶应力进行准确的数值预报。