液舱晃荡载荷数值模拟中的流固耦合影响研究

为了研究大型化后LNG船液舱围护系统结构弹性对液舱内晃荡冲击压力的影响,采用基于显式时间积分方法的有限元/有限体积法程序模拟流体和结构的运动和变形及其相互作用。论述了数值模拟方法及其重要相关参数,以二维矩形刚性液舱模型为例模拟晃荡,得到的结果分别与计算流体程序和试验的结果比较,论证了该数值计算方案的可行性。进一步进行了三维刚性和三维弹性模型的液舱晃荡分析,比较了不同模型对液体运动和舱壁冲击压力的影响。文中研究结果对液舱结构晃荡冲击载荷评估具有参考价值。     

侧向推进器水动力性能数值分析与验证

为研究侧向推进器的水动力性能,采用CFD方法以四叶Ka型螺旋桨侧向推进器模型实验为依据进行了仿真验证,结果吻合度高。在此基础上,模拟和分析零航速时不同螺距比、盘面比、通道长度和船艏两侧倾斜角度对侧向推进器流场和水动力性能的影响。结果表明:侧推器通道长度对侧推器效率影响较大,在2D时,效率最高;侧推器进出口处两侧倾斜角度对性能也有影响,船艏水线与侧推器轴线的夹角大则效率高。另外,研究了有航速时,首侧推器受航速影响的规律并分析了侧推器失效的原理。     

箱筒型基础防波堤基础筒土压力数值模拟研究*

通过将波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤问题简化为平面应变问题,利用有限元数值模拟,分析在波浪荷载作用下防波堤基础筒壁的土压力分布和发展变化情况。数值计算表明:波浪荷载作用下港侧基础筒外土压力有显著增长,海侧基础筒外土压力有显著降低,是影响防波堤稳定的重要因素。中间隔墙内土压力变化微小,土体与防波堤位移大致相同。海侧基础筒港侧内墙和港侧基础筒靠海一侧内墙上土压力分别发生一定程度的降低和一定程度的增长。同时分析了用于稳定性简化计算的极限状态下各路径上的土压力近似分布。     

高桩码头异常靠泊有限元仿真模拟

船舶大型化、靠泊作业频繁、管理漏洞以及某些不可抗力因素造成异常靠泊事故时有发生。目前,码头在异常靠泊情况下的受力及位移特性尚不明确,损伤评估缺乏理论基础,为使现场检测更有针对性,利用ANSYS有限元结构分析软件建立了受损码头的数学模型,考虑了桩土间相互作用及橡胶护舷对碰撞的缓冲作用。将模型碰撞损伤结果与码头实际受损情况进行对比,简要分析了碰撞中部分结构受力极值的相对关系和位移情况。结果表明：在该碰撞实例条件下,模型运行基本可反映异常靠泊发生时高桩码头结构损伤情况。     

某离岸人工岛平面方案论证*

在分析水文泥沙资料的基础上,采用海岸地貌、潮流数值模拟、物理模型试验等技术手段,对建于粉砂质海岸的某离岸人工岛平面方案进行研究论证.研究结果表明,人工岛的建设对流场的影响范围仅限于岛南北侧500 m和东西侧1 500m范围之内,平面布置与潮流、波浪相适应,所采取的护岛潜堤、长短平护等防护措施有效,平面布置方案合理可行.     

淤泥质海岸环抱式港池建设期的潮流泥沙数值模拟*

利用二维数值模型,对徐圩港大环抱方案工程期间的流场和含沙量分布进行了模拟计算,研究了口门尺度和港内布置形式对口门附近水动力特征及泥沙淤积的影响.结果表明,港内水域面积与口门过水面积的比值决定了口门附近水动力条件的强弱,而水动力条件则与口门附近港池、航道的淤积强度存在一定的反比例关系.在环抱式港池的建设初期,应尽量减小港内无效水域的面积,适当放宽口门宽度,从而在改善口门水流条件的同时,降低港内的淤积强度.     

内河挖入式港池回流流速分布规律的数值模拟

采用k-ε双方程湍流数学模型,建立了三维内河挖入式港池数学模型,分析了不同主流流速及不同港池轴线与主流流向的夹角对内河挖入式港池内的水流运动特性的影响,获得了港池内回流流速的分布规律。研究结果表明,垂向流速值随着主流流速的增大也相应增大;回流横轴断面上各测线平均流速从回流中心向两侧逐渐增大。数值计算结果与模型试验的对比分析表明,数值模拟能够较好的模拟内河挖入式港池内的回流运动特性。     

杭州湾潮流能资源储量估算

采用二维数值模拟方法对杭州湾海域的潮流进行了模拟,得到了杭州湾海域潮流流速的分布特征。在此基础上对杭州湾海域的潮流能储量进行估算,得到杭州湾海域潮流能储量约3.59 GW。从数值模拟的结果可以看出,杭州湾口的金塘水道、龟山航门等通道内水深、流急,潮流能密度较大,是潮流能开发的理想海域,通过对这几个通道进行计算,预计可开发量约700 MW。     

基于ABAQUS的内河航道岸坡稳定性分析

通过采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,主要研究了考虑稳定渗流和波浪力作用下内河航道岸坡的稳定性。根据广西壮族自治区右江上游那吉库区岸坡整治工程数值模拟研究项目的要求,分别对岸坡在稳定渗流、波浪力和两者共同作用下的情况建立了数值模型,分析不同工况下岸坡的稳定性;并采用强度折减法求得安全系数,将结果与基于传统极限平衡理论的Morgenstern-Price法进行对比,来验证其可靠性。     

腰沙—冷家沙匡围对周边水沙环境的影响

通过建立江苏沿海大范围及小范围的平面二维水沙数学模型,将此水沙模型应用于腰沙、冷家沙围垦工程研究,通过流速流向、年冲淤变化指标,分析工程对周边海域水沙环境影响以及工程区域的年回淤强度。结果表明:围垦工程产生的影响范围有限,围垦工程南北两侧水域,流速减小,地形成淤积的态势;工程东段水流流速增大,产生一定的冲刷,对建立深水码头有利。