开孔围壳流激振动特性的试验与数值计算研究

对围壳模型进行试验与数值模拟,分析开孔对围壳流激振动特性的影响。首先进行无动力自由上浮试验,在试验中测得了一系列的振动加速度线谱,然后建立与试验相同的数值计算模型,采用大涡模拟法对围壳附近的流场进行了精细的模拟,并将流场的压力作为载荷,运用FEM/BEM结合的方法计算了围壳的流激振动。仿真结果表明,该方法可以清晰的模拟流激围壳振动现象,围壳开孔后会引起流场周期性振荡,从而激励结构振动,产生振动加速度线谱,数值方法计算的振动线谱频率和试验结果接近,平均误差为1.41%。流激开孔围壳振动集中在开孔的导边与随边,尤其是孔腔随边,对这些区域采取控制措施是下一步研究目标。     

基于设计波法的FLNG整船强度评估

本文采用基于设计波法的直接计算法对270 000 m3的浮式液化天然气船FLNG进行整船结构强度评估。根据FLNG具体的结构形式和数值分析的最终目的将该装置的实际结构简化,选用适当类型的单元对该装置的结构进行离散而得到FLNG的整船有限元模型。基于三维势流理论并利用中国南海波浪散布图对FLNG进行水动力分析,得到了FLNG在典型装载工况下的波浪压力分布及设计波参数。通过把FLNG承受的波浪压力、惯性力、静水压力与重力等载荷分布到有限元模型上,得到FLNG在典型装载工况下全船的应力水平、应力分布和变形情况。该数值分析结果可在FLNG的初级设计阶段为船体结构强度分析提供有效分析依据,并为FLNG上部模块的设计开发提供船体变形参考。     

基于灰色度分析的船舶液压系统故障诊断研究

船舶液压系统是动力系统重要组成部分,需要对系统故障及时定位诊断及修复。船舶液压系统的故障描述模型有基于图论的﹑信息论的及功率流理论的,图论策略通过灰色度分析船舶液压系统中的功率分配﹑损耗过程,能够以最少的监测点最优的描述系统故障中的分布。本文分析基于灰色度的船舶液压系统故障诊断模型,设计1套基于传感器﹑故障图像灰色度分析及计算机故障诊断系统,最后通过实验证明本文故障诊断系统的有效性。     

桥渡全沙冲淤数值模拟

本文运用精确度较高的交替方向隐式差分方法，算子分裂法等，分别求解桥渡河段二维非恒定流，以及由悬移质不平衡输沙和推移质不平衡输沙所引起的河床普遍冲淤变形。计算过程中针对桥渡水流变化急剧的特点，合理地选取参变量以及经验公式，并对桥渡水流变化进行了局部模拟。计算结果一水工模型试验实测数据吻合较好。     

燃气蒸汽式弹射内弹道研究

燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点,被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中,深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义。本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算,结果表明:对流场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型,其仿真结果与实际情况更为相符。汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显。研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑。     

Q235和镀锌钢板氩弧钎焊电弧形态及其比热流分布对比分析

在电弧钎焊的高速摄像中发现Q235钢和镀锌钢板的电弧呈现不同的电弧形态,在相同钎焊参数下镀锌钢板电弧的有效加热半径要比Q235的大.产生这种不同的原因主要是镀锌钢板在电弧钎焊过程中其表面镀锌层的蒸发产生大量金属Zn蒸汽充斥于电弧气氛之中,导致电弧直径增大,根据电弧空间热流的高斯分布规律可知镀锌钢板表面单位面积吸收的能量减少,热流密度峰值降低.最后根据实际钎焊过程得出Q235钢板和镀锌钢板在钨极氩弧加热情况下的板材吸收的净能量公式,并用有限元软件数值模拟法和热电偶测温法得出电弧加热后的镀锌钢板和Q235钢板表面中心点的热循环曲线,验证了公式的正确性.     

水流流向对圆柱群阻力特性影响研究

为解决工程实际中桩群码头的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及桩群的物理模型试验和数值模拟计算等工作,在归纳总结已有的研究成果的基础上,通过先进的数显式测力设备和悬浮测力法对有限深度均匀水流中,不同水流流向对圆柱群绕流阻力影响的测试研究,得出迎流角对圆柱桩群阻力的影响规律,并得出圆柱桩群阻力的迎流角影响系数和其经验公式,并进一步归纳总结出迎流角度为θ的矩形排列圆柱桩群的总阻力计算经验公式;并通过试验测试得到了良好的验证,证实了这些研究规律和公式的正确性和可靠性.该研究成果进一步完善和发展了有限深度均匀水流中,水流流向对圆柱群绕流阻力影响特性规律,并指出该研究的工程意义与价值.     

溃坝问题的数值仿真和实验(英文)

In this paper, two novel numerical computation methods are introduced which have been recently developed at Research Institute for Applied Mechanics ( RIAM ), Kyushu University, for strongly nonlinear wave-body interaction problems, such as ship motions in rough seas and resulting green-water impact on deck. The first method is the CIP-based Cartesian grid method, in which the free surface flow is treated as a multi-phase flow which is solved using a Cartesian grid. The second method is the MPS method, which is a so-called particle method and hence no grid is used. The features and calculation procedures of these numerical methods are described. One validation computation against a newly conducted experiment on a dam break problem, which is also described in this paper, is presented.     

三维陷落腔脉动压力分布特性实验研究

文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究.在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105.实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内脉动压力周向、垂向的分布规律及腔口处剪切层自持振荡特性.实验结果表明:均匀流场中三维深型陷落腔内脉动压力分布较为复杂.在剪切层随边处的脉动压力最大,随边角点处脉动压力随相对高度的增加而陡降为0,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而略有增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值比气流场中二维陷落腔的St数略大.     

考虑谱跌的舰载设备冲击响应谱分析法

在舰载机械设备的水下非接触爆炸冲击响应评估和抗冲击设计中,由给定的基础输入运动直接计算,如Duhamel积分,得出的响应谱不能作为谱分析计算输人谱,实际输入谱必须考虑"谱跌"的影响.文中结合-多自由度系统的冲击响应谱分析计算,解释了"谱跌"产生的原理,给出了"谱跌"谱的具体建立方法;运用DDAM对一推进轴系进行了冲击响应计算,得出了各轴承支撑处的最大变形,并提出了考虑推进轴转速条件下的响应谱分析方法;为检验舰载设备的抗冲能力和抗冲设计提供一种途径.