Time-domain simulation for water wave radiation by floating structures （Part A）

Direct time-domain simulation of floating structures has advantages： it can calculate wave pressure fields and forces directly; and it is useful for coupled analysis of floating structures with a mooring system. A time-domain boundary integral equation method is presented to simulate three-dimensional water wave radiation problems. A stable form of the integration free-surface boundary condition （IFBC） is used to update velocity potentials on the free surface. A multi-transmitting formula （MTF） method with an artificial speed is introduced to the artificial radiation boundary （ARB）. The method was applied to simulate a semi-spherical liquefied natural gas （LNG） carrier and a semi-submersible undergoing specified harmonic motion. Numerical parameters such as the form of the ARB, and the time and space discretization related to this method are discussed. It was found that a good agreement can be obtained when artificial speed is between 0.6 and 1.6 times the phase velocity of water waves in the MTF method. A simulation can be done for a long period of time by this method without problems of instability, and the method is also accurate and computationally efficient.     

多种运输方式的组合优化模型及求解算法

根据不同交通工具的技术经济特征，建立一个适用于多城市之间如何选择最优交通方式组合的模型。该模型是一个多目标的0－1规划模型，通过虚拟一个运输网络，将原问题转化为一个带时间约束和能力约束的最短路径问题，并且给出相应的求解算法－基于求最短路（Dijkstra算法）的启发式算法，有效地解决了带有时间约束和能力约束的最短路径问题。     

基于实测数据的斜拉索振动分析与小波包能量占比研究

为研究海域环境下跨海斜拉桥长斜拉索的振动响应特征及振动能量分布特点,以金塘跨海大桥为背景,对后期构建的局部实时监测系统采集的实测数据进行分析.研究斜拉索加速度信号的时域和频域特征,运用小波包分析对不同季节的斜拉索加速度时程进行分解及重构,并计算振动能量在不同频带的能量占比.结果表明:金塘大桥桥址处风向以西北为主,近似垂...     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

  目的  为了研究船舶在波浪中运动预报的非线性切片方法,从线性时域切片方法出发进行初步探究。  方法  在切片假设前提下,推导二维剖面满足的边界条件,求解二维剖面的水动力系数,进而求解全船的受力及运动响应,并采用方向导数的数值差分方法计算速度势沿船长的偏导数。计算Wigley I船的水动力系数及KVLCC2船、8 000 TEU集装箱船的运动响应,并与其他相关方法的计算值及试验值开展对比研究。  结果  结果显示,所得结果与模型试验结果总体上吻合良好,具有良好的适用性。  结论  所做研究对后续开展船舶非线性时域切片运动预报具有一定的借鉴意义。     

大型结构的螺栓连接有限元简化方法与验证

  目的   螺栓、柱销作为舰载设备安装的重要连接件,在评估过程中合理简化仿真的方法可显著节约计算成本,提高计算效率。  方法   基于设备抗冲击时域计算方法,选取含有大量螺栓和柱销连接件的某船用电机作为分析对象,首先采用Bushing单元对螺栓、柱销进行模拟,得到在冲击载荷作用下不同阶段设备连接的刚度特性及设备连接的等效动力学模型。然后,对电机进行时域仿真评估,将仿真结果与浮动冲击平台的实验结果进行对比,以验证简化方法的可靠性和有效性。最后,在此基础上分析得到大型设备连接件在冲击载荷作用下的失效评估准则。  结果   结果显示,仿真和试验得到的基础载荷与设备动响应值之间的偏差小于10%,表明简化方法有效、可靠。  结论   研究所得结果可为后续仿真分析提供一定的参考。     

螺旋桨与毂帽鳍集成一体化优化设计方法研究

  目的  随着绿色船舶理念的兴起,船舶水动力节能技术逐渐成为研究的热点。为降低船舶航行中的能耗,  方法  采用上海交通大学万德成教授课题组自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,对毂帽鳍的水动力特性进行预报;为了更好地考察毂帽鳍与螺旋桨之间的相互影响,计算时分别考察毂帽鳍对桨叶、桨毂以及毂帽的影响。  结果  结果显示,桨毂和毂帽受毂帽鳍的影响较小,毂帽鳍可明显降低螺旋桨扭矩,但对推力的影响较小;进一步研究发现,雷诺数对毂帽鳍的节能特性具有较大影响且存在着一个临界值,当低于临界值时,随着雷诺数的增加,其节能效果会有较大的提升,而在达到临界值后,其节能效果基本保持不变,从侧面说明了在达到临界雷诺数的实尺度时,毂帽鳍会有更好的节能特性。  结论  研究充分证明采用naoe-FOAM-SJTU求解器研究毂帽鳍的节能特性可靠,可为更多种类的节能装置研究提供参考。     

海上风机在三种风载荷作用下的疲劳分析方法研究

文章提出一种基于等效疲劳载荷的快速有效的结构优化设计方法,首先通过bladed模拟得到时域下的风载荷,然后通过雨流计数法则和等效损伤理论得到相应的疲劳载荷谱和等效疲劳载荷,接着以导管架式海上风机为例,利用AN-SYS对其进行三维建模,选取三种典型管节点和两种非管节点,基于热点应力法计算了其在三种风疲劳载荷作用下的疲劳损伤,通过比较三种载荷作用下的疲劳损伤结果,验证了等效疲劳载荷的可靠性.接着又计算了各等效疲劳载荷分量单独作用下的海上风机焊接节点的疲劳损伤,得出各疲劳载荷分量对疲劳总损伤的贡献,可以为设计者提供更好的载荷设计依据.相比于传统的时域疲劳分析方法和疲劳载荷谱方法,等效疲劳载荷方法更加方便有效.     

车辆非匀速行驶时路面随机输入的时频研究

首先应用协方差等效方法建立了单轮随机输入非平稳时域模型。根据时间-空间一、二阶微分关系,给出了前后轮变时差相关的问题,较好地解决了非平稳路面时域研究中的低速大幅值波动问题。并由各向同性假设直接得到了车辆左右轮的相关关系,因此适合各种车辆。分析表明Wigner—Ville谱很好地反映了频率特征和路面波形特征。