水下近场爆炸双层防护结构抗爆能力的数值模拟分析

同步考虑水下近场爆炸冲击波载荷与气泡射流载荷的作用,综合分析双层防护结构型式及尺度对其抗爆能力的影响,可为双层防护结构的抗爆设计提供直接技术支持。采用基于欧拉法的气泡动力学程序模拟气泡的近壁脉动过程,基于能量等效原则,将射流水柱对结构的冲击简化为等效的射流载荷,通过编制MSC.Dytran软件子程序,在冲击波数值模拟阶段后自动添加等效射流载荷,实现更接近实际情况的双层防护结构遭受水下近场爆炸过程的数值模拟。以内壳单位板厚变形能表征双层防护结构的抗爆能力强弱,通过改变结构型式与尺寸参数,对不同支撑结构板厚、内壳板厚和内外壳间距下结构的抗爆能力进行批量计算,以结构总重和抗爆能力为双重目标,借鉴多目标优化思想,得到双层结构抗爆能力的最优解集。计算结果表明: 当内外壳厚度及其间距一定时,存在最佳支撑结构板厚;在同等结构重量情况下,Y型双层结构能提供更强的抗爆能力。

     

基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化

基于计算流体动力学(CFD)理论,利用iSIGHT 优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法集成船型变换及自动生成技术、CFD 技术及优化算法。优化过程中,编制船型参数化融合模块实现船型变换与SHIPFLOW软件输入数据间的自动连接;采用遗传算法与二次序列规划法相结合的组合优化方法实现从全局探索再到局部空间寻优的整个流程。以某双艉集装箱船为例,优化后船体兴波阻力明显下降,总阻力也得到显著的改善,获得了设计航速下总阻力最小的船艏与船艉线型组合,表明了该方法的可行性与有效性。研究显示,所提出的方法可以获得阻力性能优良的船体型线供设计者参考,具有较强的工程适用性,在基于CFD的船型自动优化方面具有广阔的应用前景。

     

摩擦面波状磨耗的分形描述方法

在自行搭建的销-盘试验机上进行自激励振动条件下的滑动摩擦试验, 通过销-盘的摩擦运动来模拟轮轨间的平均接触应力。利用激光位移传感器测量盘试件摩擦面的波状磨耗尺寸, 得到了不同试验条件下盘试件摩擦面的波状磨耗曲线。运用功率谱法对摩擦面的波状磨耗进行分形描述, 根据功率谱指数与分形维数的关系计算不同试验条件下波状磨耗的分形维数, 分析了分形维数与转速、法向载荷、转数等参数的关系。试验结果表明: 在相同法向载荷下, 利用功率谱法求得的分形维数随转速的增加而增大; 在相同转速下, 分形维数随法向载荷的增加而增大; 在相同转速和法向载荷下, 分形维数随转数的增加而减小; 盘试件摩擦面波状磨耗的分形维数为1.79~1.92, 分形特征显著, 分形维数越大, 盘试件摩擦面波状磨耗越严重, 波状磨耗波长越长。利用功率谱法求得的结果与试验结果一致, 可用分形维数定量描述摩擦面的波状磨耗。     

钣金型液力变矩器外特性计算方法

对原有试验台架的信号处理和液压系统进行改进, 进行了YJH315钣金型液力变矩器的牵引试验。应用三维流场数值计算方法, 提出了YJH315钣金型液力变矩器外特性的动量矩方程、力矩方程与性能参数计算方法。分别通过MATLAB仿真软件和实测试验得到了不同转速比下的效率、变矩系数和公称力矩, 并将仿真结果与试验结果进行对比分析。分析结果表明: 当转速比在0~0.9时, 试验工况下的最大效率为0.82, 仿真工况下的最大效率为0.79, 效率的最大误差约为2%;试验工况下的最大变矩系数为2.41, 仿真工况下的最大变矩系数为2.29, 变矩系数的最大误差约为3%;试验工况下的最大公称力矩为28.7N·m, 仿真工况下的最大公称力矩为27.3N·m, 公称力矩的最大误差约为3%。3个指标的误差均在可接受范围之内, 说明提出的钣金型液力变矩器外特性计算方法可行。     

水下非接触爆炸下舰船球鼻艏结构抗爆抗冲击性能数值仿真

球鼻艏作为现代舰船的重要结构,具有降低流体阻力和装载声呐的作用,其结构强度直接关系到舰船的战斗力,而其抗爆抗冲击性能更是影响舰船生命力的重要因素。针对某舰球鼻艏结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,并应用ABAQUS对其水下非接触爆炸载荷下的抗冲击性能进行数值仿真计算。计算结果表明,合理的结构设计及材料选择可使球鼻艏结构在不同水下非接触爆炸载荷下的塑性变形均处于安全范围内,并发现其主要薄弱环节位于导流罩与船体外板的连接区域,从而在设计中对薄弱环节进行适当加强。     

三维泰勒展开边界元方法及其数值验证

  目的  运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。  方法  提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合Lagally定理进行受力计算,并基于Kelvin源格林函数求解船舶兴波阻力。运用该算法对Wigley船的兴波阻力进行计算。  结果  计算结果表明,所用算法相较于运用线性兴波阻力中的薄船理论得到的结果精度更高,而且与完全使用Kelvin源格林函数的算法相比效率也更高。  结论  所用算法可在计算兴波阻力时作为精度与效率之间的一种折中方法。     

沥青混合料体积指标对沥青路面抗滑性能的影响

为研究沥青路面抗滑性能与沥青混合料体积指标的关联, 揭示不同体积指标对抗滑性能的影响程度, 采用真空法和塑封法对不同AC-16型沥青混合料进行密度试验, 对比了空隙率、矿料间隙率、有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率等体积指标; 对沥青混合料进行室内磨光试验和摆值测试, 采用Asymptotic模型拟合其抗滑性能的衰变趋势, 得到了抗滑初值、稳定值与减幅等参数; 建立了体积指标与抗滑性能的函数关系, 并应用灰色关联理论分析了不同体积指标与抗滑性能之间的灰色关联度排序。研究结果表明: 不同体积指标对抗滑性能的影响存在差异, 随着沥青混合料空隙率和矿料间隙率的增加及有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的降低, 沥青混合料的抗滑性能增大; 灰色关联度排序为空隙率最大, 矿料间隙率其次, 再次为有效沥青饱和度, 粗集料框架间隙率最小, 可见空隙率是影响抗滑性能的最主要因素, 矿料间隙率对抗滑性能影响显著, 有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的影响程度不大; 在设计、施工中, 可通过合理控制混合料空隙率, 调节混合料密实状态和紧密状态等方式提高沥青路面抗滑性能。     

不同涂装体系的耐候性试验研究

通过不同涂装体系的耐候性对比试验,探讨了不同涂装体系在自然曝晒条件下耐候性的差异,从而总结出两涂层和三涂层的差异,并提出了简化涂装体系的可能性。     

轮胎动态模型的阻尼和对滚动阻力及动态响应影响的分析

在综合了一些文献研究结果的基础上,基于轮胎模态参数模型,给出了不同阻尼环节对滚动阻力及轮胎以不同速度滚越障碍物的动态响应的模拟结果,并部分地与试验结果进行对比,说明具有结构阻尼环节的轮胎模型,对于两者的模拟均给出了更好的定量结果。     

汽车液力缓速器的原理及应用

简单介绍缓速器的发展历史,重点叙述液力缓速器的基本结构、工作原理和控制方式,并对液力缓速器的制动效果做了初步的分析。