塑性混凝土防渗体系在高水头差船闸施工围堰中的应用

为研究塑性混凝土防渗体系在高水头差船闸施工土石围堰中应用时,其渗透坡降、应力应变及围堰填筑材料、所处地层渗透系数对防渗墙渗透坡降的影响机理,结合万安二线船闸工程中应用的土石围堰监测结果,对塑性混凝土防渗墙的应力、应变进行有限元计算分析。采用不同的本构模型对土石围堰不同填筑区的填筑料进行模拟,结果表明：塑性防渗墙具有良好地防渗降压作用,所起作用的大小与围堰填筑材料及地层的渗透系数有关。应变监测结果表明,防渗墙在工作阶段主要受压应力作用,压应变值为-247.8×10^-6～0,处于-750×10^-6～100×10^-6允许应变范围,确保了防渗墙在工作阶段的安全可靠。     

不同阻尼板形式对圆筒型FPSO平台运动性能的影响

针对圆筒型浮式生产储卸油装置（FPSO）运动响应进行优化,提出带有2种新型垂荡抑制结构的圆筒型FPSO,即上扬边锋型圆筒FPSO和锯齿型圆筒FPSO。通过频域分析获得2种新型结构的幅频响应函数,初步对比判断2种新型结构运动性能的优劣,在此基础上,设计新型圆筒FPSO系泊系统并进行时域耦合分析,将计算结果与试验数据进行对比验证,在证实数值模拟准确性的同时分析新型结构的阻尼特性,得到较优的垂荡抑制结构形式。结果显示,所述的锯齿型垂荡抑制结构可有效减小纵荡和纵摇的运动幅值及幅值发生概率,降低纵荡和纵摇运动能量产生,改善整体运动性能。     

基于SPH-FEM方法的舷侧与冰山碰撞结构响应

传统的有限元数值仿真对于研究高速碰撞大变形等问题具有一定的局限性,建立一套基于光滑粒子流体动力学（SPH）的水介质中小型冰山与船舶舷侧碰撞数值模拟方法,验证SPH模拟冰材料与船-水-冰耦合的合理性,对不同舷侧部位与不同冰山碰撞工况进行数值模拟,分析碰撞形状、面积和速度等对舷侧结构的应力、应变、结构损伤等的影响规律。研究表明,提出的冰山与舷侧碰撞数值模拟方法具有较高的计算精度,对冰山-船舶碰撞的研究具有重要的参考价值。     

船用排气门的热机耦合应力分析与结构优化

针对某船用排气门在工作过程中发生失效的问题,基于有限元法,建立气门的热机耦合模型,结果发现该气门失效位置安全系数低于设计要求。为了提高气门性能,基于气门结构参数,分别考察气门锥面角度α、颈部过渡半径Rn、颈部过渡锥角β与爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力关系,并进行优化计算。结果表明：改变气门锥面角度值能有效降低气门失效位置应力,颈部过渡半径与颈部过渡锥角对气门失效位置应力影响较小。气门锥面角度为45°时,爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力分降低了45.3%、44.7%,安全系数高于设计要求。研究结果可为排气门的设计制造提供参考。     

无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体,螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响,进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗,采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型,对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果,验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上,推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系,并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明,外域水流对推进器的温升影响较小,当间隙流速达到一定程度时散热减缓;推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系;推进器主要靠间隙流体的流动带走热量,间隙大小会影响推进器散热,应合理选择推进器间隙尺寸。     

新型半潜式浮式风机在不同流速下的动力响应特性研究

本文提出一种适用于50～120 m水深的新型半潜式浮式风机,用频域法研究浮式平台的水动力特性,通过建立风机-塔筒-浮式平台-系泊系统全耦合分析模型,考虑二阶差频波浪力作用,对其开展风、浪、流联合作用下的时域分析,重点分析不同流速条件下新型半潜式浮式风机耦合动力响应特性。分析结果表明：新型半潜式浮式风机结构设计合理,其固有周期能较好地避开波浪能量密集的周期范围,有效避免了共振发生;风浪条件一定的情况下,流速增大将使新型半潜式浮式风机的最大纵荡响应和锚链拉力显著增大,但对纵摇和艏摇响应有一定程度的抑制作用。流速变化对基础垂荡运动和发电功率影响较小。     

X80天然气管道环焊缝复合缺陷应力强度因子的工程化计算方法研究

针对X80管道环焊缝中同时存在的“错边+裂纹”复合缺陷进行工况受力分析,结合弹性有限元方法分别对“错边+内表面裂纹”和“错边+埋藏裂纹”含复合缺陷管道进行三维有限元分析,总结裂纹尺寸、轴向应力、管道壁厚、焊缝错边量及裂纹的位置对应力强度因子的影响规律。在此基础上,引入裂纹尺寸修正系数,提出应力强度因子工程计算公式。将有限元分析与理论推导值对比,其误差在3%以内;应力强度因子计算公式结果与有限元结果的误差小于5%,表明了其准确性。     

桁架平台的连续与间断对船体总纵强度的影响

为掌握桁架平台的连续与间断对全船总纵强度的影响,采用MSC_Patran软件,通过全船有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,分别对桁架平台整体性连续布置和将桁架平台间断为多个独立桁架平台布置2种情况下船体的总纵强度进行计算,得出船体主要纵向连续构件的应力分布情况,以及该桁架平台对船体挠度的影响程度,并进行分析对比。结果发现,平台整体性连续布置相比间断布置对船体及桁架平台本身的总纵强度有更好的加强作用。     

基于声学有限元的喷水推进器流道声传播特性研究

喷水推进器进口流道、推进泵泵壳和喷口构成了一个复杂曲面过流流道,文章针对该流道结构的声传播特性问题,研究了用于声场计算与分析的声学有限元法,并进行了仿真实验。文中建立了喷水推进流道的声学有限元模型,在COMSOL环境中仿真分析了偶极子声源在某型喷水推进器流道中的声传播特性。仿真结果表明：受流道截止频率影响,315 Hz频率附近的噪声不能向进口流道入口方向传播,而在喷口处呈现较高的辐射噪声级;5 kHz频率以下,传递损失有随频率增加而逐渐减小的趋势,但随着频率升高,传递损失有逐渐增加的趋势。     

升船机承重梁温变特性及对停机影响分析研究

三峡升船机的变形及运行状态受气温影响,为探究升船机承重梁温度与变形的内在规律、气温对运行的影响程度及船厢合适的运行环境,文章以船厢底部主纵梁和安全机构横梁作为研究对象,对不同温度下多水位工况的承重梁变形情况进行仿真分析,根据三维扫描及历史故障数据验证有限元计算结果。结果表明：随着温度升高,主纵梁和安全机构横梁最大变形量的趋势为先降低、后升高,且主纵梁趋势点对应温度随水位增加而减小,安全机构横梁则与之相反。