基于DES方法的螺旋桨尾涡演化数值研究

采用分离涡模拟(DES)方法对多工况下螺旋桨的尾流场特性及尾涡结构进行数值研究,应用滑移网格技术完成螺旋桨敞水试验模拟,采用Spalart-Allmaras湍流模型封闭N-S方程组。数值计算结果显示:采用DES方法得到的水动力特性结果与模型试验结果吻合度高,DES方法能够较好地捕捉到螺旋桨尾流场中复杂的尾涡结构,螺旋桨不同桨叶产生的梢涡之间的自诱导和相互诱导作用引起尾涡结构形态变化,4叶桨梢涡结构之间会产生2次融合重组,毂涡振荡与梢涡演化之间存在相互干扰作用,不同进速系数下尾涡演化规律基本一致。     

汛期落成洲整治建筑物对船舶锚泊安全的影响

随着落成洲整治建筑物的建成,该区域内的流场将发生一定的变化,对船舶的航行及锚泊造成一定的影响,利用计算流体力学软件,数值模拟整治建筑物建成前后该区域内的流场变化情况。结果表明:整治建筑物的建成将有效地防止水流对落成洲的冲刷作用,航道水流更加稳定;但是,落成洲左汊下游镇江危险品锚地所在区域内的流速将明显提高,不利于锚泊安全,尤其是汛期。因此,应加强对该区域的监测和管理。     

沉箱开孔对平均越浪量的影响

针对开孔沉箱对平均越浪量影响的问题,以国内某港区通用码头工程为基础,对比分析了直立式沉箱和开孔沉箱平均越浪量的多种经验公式计算方法,并和断面物理模型试验结果进行比较。公式计算结果显示,开孔沉箱与不开孔沉箱平均越浪量之比为25%~50%;断面物理模型试验结果显示,沉箱开孔与不开孔时越浪量之比为30%~82%。研究表明开孔沉箱能够有效降低海岸结构物的平均越浪量;国内学者提出的开孔沉箱越浪量计算方法所得结果更加接近物理模型试验结果。     

海上装配式混凝土石油平台设计

以渤海湾某油田为例,针对海油陆采一体化技术所需平台的功能要求,基于我国水运工程规范体系及现状技术水平,提出一种适用于油田开采的新型装配式混凝土平台结构方案,并对平台的结构设计理念、规范适应性研究、设计方案、施工船机配置、平台弃置等进行研究,可为类似海上大型平台结构提供借鉴。     

冰荷载作用下护岸结构数值模拟

季节性冰冻河流春季开江产生的流冰会严重威胁堤防建筑物的安全,开展流冰对结构物的碰撞规律研究十分必要。为此,以松花江汤原县胜利堤护岸结构为例,利用ANSYS/LS-DYNA软件,基于结构地质地形,考虑松花江春季江面开化流冰情况,建立计入冰荷载作用下的护岸结构数值分析模型,开展护岸结构在冰排撞击作用下的有限元分析研究,理清结构承载变化规律,为季节性冰冻地区护岸结构的设计及后期维护提供理论参考和技术支持。     

装配式低桩承台护岸结构设计

装配式结构是将部分或全部构件由现场现浇改为先在预制厂预制,然后运输到施工现场进行组装的结构形式,具有施工方便、工期短、环境污染小、质量易保证等优点。通过对装配式结构在我国水运、水利行业中应用现状的分析,并经方案比选,提出一种适合内河护岸工程的装配式低桩承台护岸结构。该结构通过刚性结构湿法连接,对其工作机理、施工流程等进行研究。并结合工程案例,采用竖向弹性地基梁法进行三维建模进行分析,确定和优化结构方案,得出装配式构件自重越小越具有优势的结论,可为装配式护岸设计提供思路和方法。     

航道整治建筑物薄壁大圆筒结构水槽试验研究

基于薄壁大圆筒结构在国内外沿海港口码头和防波堤工程中研究及应用现状,设计一种薄壁大圆筒结构坝。采用水槽试验的技术手段,研究大水深、大流速情况下坝体稳定性和抗倾临界条件,得到无充填、充填天然沙及带基座的充填薄壁大圆筒结构在水深34 m条件下抗倾流速分别为2.90、3.18及4.95 m/s,认为其能满足不同河流的航道整治建筑物稳定要求,可作为丁坝、顺坝、导流坝及潜坝等多种结构形式在内河航道整治工程中推广运用。     

基于完全耦合算法的绕水翼流固耦合特性研究

基于完全耦合算法对绕二维NACA0009水翼流固耦合特性进行了数值模拟研究。采用Theodorsen模型和Munch模型对刚性和弹性水翼的水弹性响应进行了数值计算,分析了流体与结构的相互作用关系,研究了影响结构水弹性响应和流固耦合特性的因素。研究结果表明:考虑了流体黏性的Munch模型与基于势流理论的Theodorsen模型对气动弹性响应的数值计算结果基本一致,而Theodorsen模型由于没有考虑流体黏性在一定程度上低估了结构的水弹性响应。结构的惯性、阻尼和刚度力矩与流体的相应附加载荷均处于同一数量级,故流体与结构的相互作用不可忽略,尤其对于弹性水翼,流体的惯性、附加阻尼作用增大,流固耦合算法的数值稳定性对流固耦合特性的计算结果影响将更大。外部激励频率为非共振频率时,结构的刚度作用是影响水弹性响应的主要因素,外部激励频率为共振频率时,流体的附加阻尼和附加刚度作用减弱,除结构的刚度作用外,流体与结构的惯性作用对水弹性响应和流固耦合特性的影响也较大。     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

全海深双球连接耐压舱的结构设计探索

钛合金耐压球壳被广泛地应用于大深度载人潜水器.但是,由于受到材料强度的限制,若采用成熟的Ti-6Al-4VELI来设计3人型的全海深载人舱,其壁厚将超出很多国家的现有制造能力.为了解决这一矛盾,该文提出了一种新的双球连接的方案,并以中国船级社最新的强度标准作为优化约束条件,用有限元分析法对这种结构形式进行了优化设计.最后,对双球结构方案与传统单球方案作了比较.