船舶艉轴机械密封环温度场与变形的理论研究

在船舶艉轴的机械密封中,不同材料的配合将产生不同数值的磨损和变形量。基于ANSYS有限元软件,建立橡胶-硬质合金密封的二维热-力耦合模型,分析力与温度场、力与变形之间关系。结果表明,静环橡胶的温度最高点和磨损严重区域发生在二维耦合模型中接触端面的上端面;动环和静环由最初的全端面接触变为部分接触,间隙呈锥度形状;在二维耦合模型中,随着端面比压的增大,下端面变形量增加的梯度明显大于上端面变形量增加的梯度。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

新型沙漏式FPSO的浮体外形参数对水动力性能的影响

为了解决传统船型和已有圆柱筒状FPSO的性能局限,论文提出了一种具有沙漏型浮式主体的新概念FPSO。根据所研发的新型沙漏式浮体模型,确定了能够反映浮体几何形状、FPSO基本功能和水动力性能的5个相互独立的外形参数。然后,采用基于频域势流理论的边界元数值模拟方法研究了新型沙漏式浮体在波浪中的运动响应,并且定性分析了不同浮体外形参数(下倾角、水线面半径等)对浮体水动力性能的影响,得到一些有意义的结论,以期能够为新型沙漏式FPSO的主浮体外形设计提供参考依据和准则。     

基于斯特林发动机的第5代非核动力潜艇方案设计

对于使用斯特林发动机的第5代非核动力潜艇,研究了不同排水量下的潜艇设计方案,得到了水下最大航速、水下经济航速、水下低噪声航速、水下不间断续航力、斯特林发动机需求功率等主要技战术性能指标之间的关系,并对不同水下排水量的潜艇设计方案进行了比较。本文对于使用斯特林发动机用于第5代非核动力潜艇设计具有参考价值。     

基于灵敏度分析的环肋圆柱壳结构优化

针对环肋圆柱壳结构强度和稳定性(包含肋骨侧向稳定性),引入新的灵敏度计算方法,开展了几何参数的灵敏度分析,获取了主要影响参数;给出了考虑肋骨侧向稳定性后的材料利用率计算公式后,在结构满足强度和稳定性要求的条件下,以重量最轻、材料利用率最高为优化目标建立了优化数学模型。采用多目标遗传算法对结构在考虑肋骨侧向稳定性后进行了优化。结果表明,这种灵敏度计算方法具有良好的可靠性,基于灵敏度分析的结构优化的方案具有显著的可行性、高效性。     

软刚臂单点系泊装置监测预报系统的设计及实现

为进一步保障浮式生产储油装置(FPSO)的作业安全,通过海洋环境条件测量、FPSO运动和单点系泊系统(SPM)状态监测以及理论计算等手段,实现了软刚臂单点系泊监测预报系统的方案设计,并成功应用于渤海油田。经现场应用验证,该系统能够实现对FPSO及SPM运行情况的监测,为作业者提供FPSO操作指导及预警,有效的降低了作业风险。     

基于T-S模糊模型的船舶推进系统故障诊断研究

基于船舶推进系统基准(SPSB)测试平台,建立了船舶推进控制系统的T-S模糊模型,结合满意控制理论,通过模糊化与反模糊化将船舶推进系统分成多个局部子系统,给出了各局部子系统在执行器恒偏差故障下,满足多个性能指标约束的故障诊断观测器设计方法。利用Simulink工具箱建立了仿真模型,验证了船舶推进控制系统多性能指标约束下故障诊断观测器的正确性与有效性,为船舶推进系统的故障诊断提供了新的思路。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

叶片数对喷水推进低比转速轴流泵叶轮水动力性能的影响

喷水推进低比转速轴流泵是随着喷水推进技术的发展而产生的一种新泵型。针对一型低比转速轴流泵叶轮叶片数分别选取为5、6、7建立三组叶轮模型,选择RNG k-ε两方程涡粘模型进行叶轮内流场与功率、总压扬程、效率的数值模拟计算,得到三组叶轮的相关水动力曲线。在此基础上分析叶片数对低比转速轴流泵叶轮水动力性能的影响,得到叶片数对功率、总压扬程与工况点影响较大,而基本不影响最高效率的结论,为我国该类泵型的深入研究提供参考。     

船用低速柴油机曲轴轴向振动研究

以船用大功率低速柴油机柔性体曲轴为对象,在考虑气体力、运动部件惯性力、扭纵耦合效应等因素的情况下,建立曲轴、连杆、活塞的刚柔混合动力学模型。通过数值仿真,分别对连杆推力、连杆法向力和切向力对曲轴轴向振动的影响进行分析。分析结果表明：法向力是曲轴轴向振动的直接激励源,切向力是曲轴轴向振动的间接激励源-切向力引起曲轴扭振,进而引起曲轴纵振;同时法向力和切向力对曲轴轴向振动的影响非常相近;而连杆推力(法向力和切向力合力)引起的曲轴轴向振动是扭纵耦合振动的结果,并非两种分力作用结果的简单叠加。