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。     

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。     

海水电池用导电聚苯胺正极性能的研究

研究导电聚苯胺作为海水电池正极性能,通过与镁合金负极组成电池进行电性能实验,并与Mg/氯化银电池进行性能比较。结果表明导电聚苯胺作为海水电池正极具有较好的放电性能,其工作电压可达到1.2~1.35 V;导电聚苯胺自身的导电性使其在激活初始时期能在短时间内耐受较大电流;增加导电添加剂和减薄电极厚度后可增加Mg/导电聚苯胺电池的电压稳定时间;导电聚苯胺与聚四氟乙烯溶液(5%wt)比例在3.7:1~4:1时有利于正极成型。     

弹簧支吊架在FPSO高温管道中的应用

高温条件下管道热胀、冷缩和端点附加位移产生的位移载荷是造成管道应力过大和相连设备管口扭矩、反力过大的主要因素。合理设计管道走向和支架布置来增加管道系统柔性是减小管道热载、降低管道应力的主要途径。以机舱排烟管道系统为例,在CAESAR II中建立数值模型,分析了排烟管道的热胀载荷对管道的影响,比较了弹簧支架约束与刚性支架约束对高温排烟管道一次、二次应力的影响。研究发现,在高温管道中,弹簧支吊架不仅能增加管道系统的柔性,减小管道热应力,而且能降低管道对支架的约束载荷,减小管道所受的集中力。     

水润滑橡胶轴承板条型式及硬度分区对接触性能影响研究

轴承硬度分区设计思想的提出,为改善轴承接触性能提供了新思路。板条式水润滑橡胶应用广泛,针对凹面型、平面型、凸面型三种不同的板条型式,结合硬度分区设计的思想,对板条型式及硬度分区对接触陛能的影响进行了研究。建立了未进行硬度分区和分区后三种板条型式下的轴段与轴承有限元接触模型,对比分析了三种不同板条型式下硬度分区对接触性能的影响效果。结果表明,硬度分区能显著改善轴承的接触性能,凹面型板条型式的静态接触性能较佳。     

压浪板与游艇航态及阻力性能关系的研究

安装压浪板会在游艇艉部形成局部高压区,产生附加水动升力从而改变游艇的航行姿态,并影响游艇的阻力性能。采用半理论半经验方法分析安装压浪板前后游艇的姿态及阻力变化,研究压浪板对游艇产生影响的作用机理以及二者之间的匹配关系;获得压浪板最佳尺寸及安装角度的计算方法。结合方艉尖舭型游艇实例,验证压浪板在工程应用中的价值。     

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。     

大型浮式结构物结构碰撞性能分析

碰撞事故是基于事故极限状态设计重点考虑的对象,在设计中越来越受到重视。文章以某大型浮式结构物为研究对象,总结分析ISO、API、HSE、DNV、ABS、BV、LR等标准及规范对碰撞场景的相关规定,提出碰撞分析场景及设计衡准;基于简化分析技术建立碰撞力学模型,利用动态非线性结构分析软件ABAQUS进行仿真分析,通过分析塑性应变、塑性变形、吸能、碰撞力及运动等,校核评估舷侧结构的耐撞性能;分析不同碰撞位置、撞击船型式等对碰撞性能的影响。研究表明:目标大型浮式结构物舷侧结构碰撞事故极限强度满足规范要求,首柱撞击相对比较危险,可作为计算分析控制工况。     

船用夹层板系统水下防护性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,可应用于船舶防护结构设计中,提高其防护性能。文章基于非线性有限元软件ABAQUS,分析了SPS在水下爆炸冲击载荷下的结构损伤变形模式、吸能、速度、加速度响应等力学行为,并与传统船体加筋板架结构的防护性能进行对比分析;然后系统研究了不同冲击波工况下SPS的防护性能,并讨论了SPS结构参数对其防护性能的影响。研究结构表明,SPS对冲击波载荷具有较好缓冲及卸载效果;随着冲击因子的增大,SPS上下面板中心单元的应力和应变以及结构吸能都在相应增大,其中心点位移、速度和加速度也呈现出近似线性增长趋势;SPS存在最优结构匹配问题,需要进一步开展结构尺寸优化。     

自升式钻井平台的抗冰性能评价

自升式钻井平台属于典型的柔性结构。由于冰与柔性抗冰结构相互作用的复杂性,长期以来尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。结构抗冰设计中大都是从极端荷载出发,只考虑最大静冰力或最大倾覆力矩是否能推倒平台。基于对渤海辽东湾柔性抗冰平台的多年监测,发现强烈的冰激振动引起平台管节点疲劳失效、上部设施的非正常运行、作业人员不舒适等问题的风险性要远大于极端静冰荷载下结构的整体安全问题。文中基于多年现场冰与结构作用观测及冰荷载的研究成果,提出了柔性抗冰结构设计中应考虑的主要失效模式及评价方法。最后,以渤海某典型自升式钻井平台为例,对其抗冰性能进行评价。该文的研究可为寒区自升式平台的抗冰概念设计提供合理依据。