基于参数化设计的浮冰区船舶冰阻力研究
作者:童波; 涂勋程; 谷家扬; 陶延武; 张忠宇 单位:中国船舶工业集团公司第七〇八研究所; 上海200011; 江苏科技大学船舶与海洋工程学院; 江苏镇江212003; 江苏科技大学海洋装备研究院; 江苏镇江212003摘要:基于Voronoi图采用参数化设计工具对不规则几何形状的浮冰开展参数化建模,参照真实冰区测量信息,利用遗传算法对浮冰尺度概率分布开展了优化研究。考虑不同浮冰尺度范围,采用有限元方法对船舶在浮冰区航行的冰阻力进行了数值计算。研究发现:大尺度浮冰相对于小尺度浮冰而言,破碎更为剧烈;优化浮冰尺度概率分布的冰阻力峰值总体而言大于优化前,平均值则较小;数值计算结果在较大浮冰尺度范围内与经验值较为吻合,浮冰阻力平均值随浮冰平均尺度增大呈负指数幂函数减小趋势。文中提供了一种对浮冰尺度概率分布进行校正和优化的方法,对船舶在浮冰区的阻力预报具有一定参考价值。
沉管浮运阻力系数的影响因子与取值分析研究
作者:冯海暴 单位:天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室; 天津300072; 天津大学建筑工程学院; 天津300072; 中交一航局第二工程有限公司; 青岛266071; 中交第一航务工程局有限公司; 天津300461摘要:为解决沉管拖航和静态系泊施工中水流阻力系数取值的技术难题,结合实际的施工工况和作业环境,通过调研国内外大型沉管浮运阻力系数的取值,采用数值计算和物理模型试验的方法对沉管模型分别在静止和浮运状态时的阻力系数进行分析,并进一步探究了浮运阻力系数的影响因子,得出了适用于沉管静态锚泊和浮运时的水流阻力,通过实测验证了数据的正确性。
螺旋桨附连水效应的数值计算方法研究
作者:吴帅; 林焰; 吴文伟 单位:大连理工大学船舶CAD工程中心; 辽宁大连116024; 中国船舶科学研究中心; 江苏无锡214082摘要:在船舶推进轴系振动和校中计算分析中,螺旋桨在流场中引起的附连水效应是一个很重要的参数。但实际计算中,螺旋桨附连水效应一般用其自身转动惯量和质量乘以一个经验系数来得到。针对该不足,文章介绍了分析螺旋桨附连水效应的稳态谐响应数值计算方法和常用经验公式。通过对一个多用途船的螺旋桨附连水效应进行数值计算,并与经验公式的估算结果进行对比分析,误差均在合理范围内,验证了该数值方法的可应用性。
清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析
作者:倪其军; 阮文权 单位:江南大学; 江苏无锡214122; 中国船舶科学研究中心; 江苏无锡214082摘要:文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。
扰流片式推力矢量控制的气动力学研究
作者:王晓辉; 刘志勇; 褚学森 单位:中国船舶科学研究中心; 江苏无锡214082摘要:文章基于气动力学中激波的相关原理,通过数值模拟研究了扰流片式推力矢量控制的工作原理、燃气流动偏转以及燃气与扰流片之间的相互作用。以减小扰流片侧向引起的推力损失为目的,基于膨胀波及超声速普朗特-迈耶流动的基本原理,获得了减小扰流片对燃气核心射流影响的基本方法,并通过数值模拟验证了R-73扰流片式推力矢量控制气动设计的合理性,获得了其扰流片、致偏装置的基本设计原则。
船舶参数横摇非线性力学特征数值分析
作者:杨波; 王骁; 吴明 单位:海军大连舰艇学院航海系; 辽宁大连116018摘要:为研究船舶参数横摇发生的力学机理,文章基于计算流体力学方法,对DTMB5512船模规则波顶浪航行时的参数横摇运动进行了数值模拟。模拟结果表明:参数横摇复原力矩曲线会随横摇角增大而出现2个拐点,呈现出先增大、后减小、再增大的非线性特征;其零点、拐点及最大值点可以分别用垂荡、纵摇及船/波相对位置进行表征。文中方法实现了船舶参数横摇力学特征的数值分析,可为船舶波浪中的完整稳性评估提供新的方法。
水流载荷作用下的潜艇潜望镜力学特性实测与分析
作者:王延林; 张大勇; 赵熺煜; 岳前进 单位:大连理工大学海洋科学与技术学院; 辽宁盘锦124221; 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室; 辽宁大连116023摘要:潜艇的潜望镜在升起的时候由于水流的冲击作用会产生弯曲及振动等问题。严重的弯曲及振动响应会影响艇内人员对海面的观察,降低潜望镜的测量精度,甚至损坏潜望镜。因此水流载荷作用下的潜望镜力学特性是潜望镜设计、使用等环节的重要参考。文章针对上述问题,设计了潜望镜实艇实验,采用了裸光纤光栅准分布式测量技术,实现了对潜望镜水流载荷作用下的动应变响应的快速测量。通过实测数据对潜望镜的静力与动力特性进行了分析,并与理论分析、数值模拟结果进行了对比。结果表明:当潜艇在10kns以内航速行驶时,潜望镜受到的拟静水流力及振动情况较小,实测结果与计算模拟结果吻合较好;当潜艇在10kns以上航速行驶的时候,潜望镜会发生强烈的涡激振动问题,实测结果远大于计算模拟结果。文中研究工作对潜望镜的设计、日常使用与维护等具有很好的参考价值。
考虑残余应力的加筋板结构疲劳裂纹应力强度因子计算方法研究
作者:王艺陶; 冯国庆; 任慧龙 单位:中国船舶科学研究中心; 江苏无锡214082; 哈尔滨工程大学船舶工程学院; 哈尔滨150010摘要:文章基于温度梯度法对焊接残余应力分布进行了模拟。通过对有限元网格划分规则的讨论,确定了数值模拟过程中应力强度因子计算的最佳方案,同时,采用Green函数法以及Faulkner模型给出了残余应力作用下应力强度因子的理论值。通过有限元模拟与理论计算的结果比较,验证了常规载荷以及残余应力作用下,含中心裂纹平板以及含初始裂纹加筋板结构应力强度因子计算结果的准确性,建立了考虑残余应力影响的结构裂纹扩展模拟流程。最后,通过拉伸载荷下加筋板裂纹扩展模型试验对数值计算方法进行了验证,为加筋板结构裂纹扩展规律研究以及裂纹扩展寿命预报奠定了基础。
深水钻井平台-隔水管系统波激疲劳分析
作者:张慎颜; 刘秀全; 畅元江; 陈国明 单位:中国石油大学海洋油气装备与安全技术研究中心; 山东青岛266580摘要:平台运动是深水钻井隔水管系统波激疲劳的主要来源之一。传统的隔水管波激疲劳分析不考虑或简化钻井平台运动,为了更精确地评估隔水管系统波激疲劳损伤,建立了深水钻井平台-隔水管耦合系统动力学模型及波激疲劳损伤评估方法,开展了动力定位和锚泊定位模式下的隔水管系统动力学响应及疲劳损伤分析,深入揭示深水钻井隔水管系统波激疲劳动力学特性。结果表明,两种定位模式下的平台-隔水管系统受波浪载荷的影响,在常规波浪频率范围内发生波频振动,锚泊定位模式下的平台-隔水管系统还呈现一定的低频特性;两种定位系统下的深水钻井隔水管系统疲劳损伤最大值均发生在隔水管系统顶部,锚泊定位模式下的隔水管系统波激疲劳损伤变异系数较大,动力定位系统下的隔水管系统波激疲劳损伤较大。
船舶艉轴承刚度和螺旋桨陀螺效应对轴系回旋振动特性影响的分析
作者:李小军; 朱汉华; 范世东; 郑良焱 单位:武汉理工大学能源与动力工程学院; 武汉430063摘要:当船舶轴系运行工况恶劣时,由于轴系后尾轴承与轴颈之间润滑不佳,使得轴承刚度发生较大变化,处于各向异性状态,这会影响轴系回旋振动特性。文章针对某大型集装箱船,在计入螺旋桨陀螺效应的基础上,借助于有限元ANSYS软件,研究了后艉轴承水平刚度单独变化对回旋振动固有频率、临界转速和振动响应的影响。其主要结果表明,后艉轴承水平方向刚度单独降低时,该方向上的横向振动固有频率降低,逆回旋振动固有频率在此基础上进一步降低;其轴频、叶频和倍叶频的正逆回旋临界转速和回旋振动响应均与各向同性时不同。
基于Halbach阵列作动器的柴油机低频振动传递控制
作者:王飞; 俞孟萨; 翁震平; 何琳; 李彦 单位:船舶振动噪声重点实验室; 江苏无锡214082; 武汉第二船舶设计研究所; 武汉430064; 船舶振动噪声重点实验室; 武汉430064摘要:柴油机是舰艇三大噪声源中机械噪声的主要贡献者,控制柴油机传往甲板或壳体的振动意义重大。该文基于Halbach阵列研制的新型作动器用于控制柴油机的低频振动传递。首先基于MATLAB平台利用实测数据对LMS算法中的滤波器系数和步长进行优化选择,然后通过实验验证了该作动器和所设计控制器的有效性。结果表明使用低频线谱自适应控制策略以后,基座和甲板振动在控制作用频率上均得到抑制,取得7dB左右的控制效果。
柔性基础准零刚度隔振系统吸引子迁移控制研究
作者:俞翔; 赵建学; 柴凯; 朱石坚 单位:海军工程大学舰船与海洋学院; 武汉430033; 海军工程大学动力工程学院; 武汉430033摘要:以具有柔性基础的准零刚度隔振系统为对象,分析了系统的共存吸引子及其吸引域。在共存吸引子的吸引域之间建立了一条目标轨道,分别采用开环控制和开环加闭环控制方法使系统迁移至目标轨道,实现了系统吸引子迁移控制。同时,对开环加闭环控制方法的稳定性和可行性进行了分析。仿真结果表明:该系统同时存在一个周期3吸引子和一个周期1吸引子,开环控制方法难以使系统迁移至目标轨道,无法实现吸引子迁移控制;开环加闭环控制可使系统沿着目标轨道在两个周期吸引子的吸引域之间进行迁移,当其运行在较大振幅的周期3吸引子上时,可控制系统迁移至较小振幅的周期1吸引子上,从而实现减振降噪。
一种船舶充液管路声振耦合工程计算方法
作者:吴江海; 尹志勇; 孙凌寒; 孙玉东 单位:中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室; 江苏无锡214082摘要:船舶充液管路由于其复杂的三维空间与多物理场的耦合,很难对其振动响应进行预报。该文基于阻抗-导纳综合法,提出了一种充液管路声振耦合计算方法,该方法采用阻抗矩阵的表达方式描述了管路元件;对于泵阀等复杂、难以通过解析公式获取的噪声源采用试验测试技术获取。并对文中的计算方法进行了仿真与试验验证,计算、试验结果均表明:文中方法的计算结果数据精确可靠,具有较高的工程应用价值。
《船舶力学》稿约须知
摘要:一、《船舶力学》(月刊)是中国船舶科学研究中心和中国造船工程学会联合主办的国内外公开发行的专业性学术期刊。它以繁荣科技文化,培养科研人才,促进科学技术向生产力转化,为社会主义现代化建设服务为宗旨。本刊着重刊登我国船舶与海洋工程力学界的科学著作、学术论文和创新研究成果以及有关振动与噪声、计算机应用、测试技术和研究综述等,是我国船舶与海洋工程力学界广大学者和中青年科技工作者的一个重要学术园地和论坛。本刊为中文核心期刊;中国科技核心期刊;RCCSE中国核心学术期刊;美国《工程索引》Ei核心期刊。2014年被评为中国精品科技期刊和百种中国杰出学术期刊。本刊同时刊登中、英文论文。欢迎国内外读者踊跃撰稿。
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