水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟

为求解水下爆炸强间断流场,采用Level Set方法定位多相流界面位置,应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量,并用RKDG方法进行空间和时间的离散,求解流场的Euler方程,并进行一维、二维评价,计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象.最后,结合大型非线性有限元软件ABAQUS,模拟了船体板在水下爆炸载荷作用下的变形和响应特征.模拟结果表明,间断迦辽金法能够实现对水下爆炸船体结构响应精确模拟,板架结构响应与爆心距离成反比.     

燃气轮机排气温度异常检测及诊断

针对燃气轮机运行过程中的健康维护问题,提出了一种基于模糊C均值聚类的燃气轮机排气温度异常检测方法。以某型工业燃气轮机为例,采用模糊C均值聚类算法对排气温度的监测数据进行了聚类分析,得到了燃气轮机不同运行状态下的排气温度特征模式,并在此基础上实现了燃气轮机排气温度异常状态下的故障诊断分析。研究结果表明,燃气轮机甩负荷及其热通道部件的损坏失效均能够对排气温度产生不同程度的影响,模糊C均值聚类算法可以有效实现燃气轮机排气温度的异常检测,为燃气轮机性能退化预测及故障诊断提供决策参考。     

LES和无限元耦合方法预报螺旋桨均匀流噪声

为获取水下螺旋桨噪声数值预报的方法,通过大涡模拟(LES)和声学无限元方法耦合,对均匀流螺旋桨进行频域噪声数值预报。通过敞水性能和桨叶表面压力分布的计算结果和试验值的对比分析,证明计算方案的准确性,进而分析了螺旋桨周围流场的脉动压力,获得特征点处各阶脉动压力幅值信息。在对螺旋桨噪声性能进行分析时,从特征点的声压频谱曲线中可以获取螺旋桨各阶叶频声压级峰值信息,且可得知总声压级大小与一阶叶频(BPF)的声压值相近。同时,由声压云图的比较分析可以看出,螺旋桨均匀流噪声主要由单极子噪声和偶极子噪声组成,单极子噪声占主要部分。该方法能够较为准确的预报均匀来流下螺旋桨的水动力噪声,为实际的工程应用提供了一套可行的预测方案。     

极端海况下FPSO系泊系统安全性评估与分析

针对近年极端海洋性气候频发所导致的FPSO系泊系统安全性问题,从服役多年系泊系统钢缆的剩余强度入手,评估影响船体运动的环境参数,给出系泊钢缆的安全系数。利用准静态的方法估算环境等级的范围,选取南海某型FPSO建立系泊系统耦合计算模型。应用AQWA-DRAFT与AQWA-NAUT模块,采用时域非线性方法对系泊系统进行耦合分析,在满足规范系数的前提下确定现服役系泊系统的定位能力,预报系泊系统所能承受的最大风浪流极值组合及对应的台风等级。通过计算可看出钢缆强度的下降直接影响着系泊系统的定位能力,导致其无法抵御百年一遇的台风,系泊系统可抵御台风等级降至12级。     

Spar式风力机平台设计及水动力影响因素研究

针对NREL5MW风力机设计Spar式风力机平台并采用频域分析方法对该平台的水动力性能进行分析,研究纵荡板、平台工作水深以及重心高度对其水动力性能的影响。研究表明,垂荡板可将Spar平台的垂荡响应峰值降低至无垂荡板时峰值的1/3。当水深大于设计吃水的4倍时,水深对垂荡运动影响很小,这说明Spar风力机平台适合工作在水深大于4倍平台设计吃水的海域。当加压载后,平台重心低于设计重心的距离在0!0.8倍的设计重浮心距离范围内时,Spar风力机平台实际重心位置的偏离对平台的水动力性能影响较小。分析结果将为海上浮式风力机支撑平台的设计以及水动力性能研究提供参考。     

船用复合材料连接结构稳定性分析方法

针对船用复合材料连接结构失稳问题,采用传递矩阵法对复合层梁稳定性进行研究,推导了船用复合层梁的等效刚度,提出了船用复合层梁连接结构的稳定性计算方法,并将计算结果与数值仿真和稳定性试验结果进行对比,对计算方法进行验证。结果表明,本文提出的方法对于船用复合材料连接结构稳定性求解有较高的精度。通过本文的研究,丰富了复合层梁结构稳定性计算方法,为复合材料连接结构的设计和制造,提供了工程设计参考。     

3000m起重铺管船铺管作业率研究

针对3 000 m起重铺管船的运动性能,对其铺管作业率做了相应的研究。将模型试验得出的规则波运动响应的每个自由度的n个数据点通过样条差值的方法编写到不规则波响应谱中,并采用变步长勒让德-高斯积分的方法求解出船舶不规则波运行的单幅最大值。同时,与SESAM程序软件的计算结果作对比,经研究,验证了该计算方法的有效性。最后,将计算出的一系列单幅最大值与相应校准值作比较,根据海况资料,将所有满足条件的一系列不规则波的发生概率相加,则起重铺管船在特定工况下的铺管作业率得到了求解。     

细长体出水过程中阻尼系数变化分析

针对细长体出水过程中黏性阻尼系数和兴波阻尼系数的变化,采用弹性体振动理论和流体势流理论相结合的方式对其进行研究．对于黏性阻尼项,建立简化的涡激振动模型,将涡激振动的阻力和升力项考虑到结构振动方程中,获得考虑涡激振动后的阻尼系数增量．对于兴波阻尼项,采用时域格林函数法,首先计算规则球体振动问题,并将计算结果与相关文献对比,发现二者吻合良好．在验证算法的基础上,采用细长体模型,分别计算不同振动频率和不同出水高度对于兴波阻尼系数的影响．计算结果表明：涡激振动引起的黏性阻尼增量随着洋流增大、波浪增高或者空泡长度减短而增加;兴波阻尼和细长体的出水高度、固有振型和振动频率密切相关,所对应的细长体在头部出水、振动频率0．5 Hz左右诱发的兴波阻尼最大．一阶和二阶弹性振动诱发的兴波阻尼系数较小,工程中可忽略．     

不同头型弹体低速入水空泡试验研究

针对不同头部形状弹体低速入水空泡形成、发展特性及其影响因素开展试验研究,用高速摄影仪实时记录了圆头、90~150°锥头弹体入水过程中自由液面的波动特性、空泡的演变过程及入水弹道的稳定性,同时通过对比试验得到弹体入水空泡、入水弹道与入水速度、入水角度之间的关系。试验结果表明,圆头弹体不易形成空泡,但弹道稳定性差;90°锥头弹体倾斜入水时,入水速度越大,空泡的非对称性越强;120°锥头弹体垂直入水速度越大,越易发生表面闭合现象及完整的脱落气泡;150°锥头弹体入水角大于80°时,发生表面闭合现象。在整个入水过程中,弹体速度呈线性衰减,空泡射流速度衰减较快。     

水翼剖面多目标粒子群算法优化

船舶螺旋桨及舵均由水翼剖面组成,为了提高桨、舵的水动力性能,需要对水翼进行优化设计,以便得到水动力性能更好的桨及舵。提出一种基于线性权重处理的多目标优化算法,以降低阻升比和改善水翼表面压力分布为优化目标,将其应用到多目标水翼优化中。分别选取不同的攻角、不同翼型和不同的翼型表达函数进行优化设计。优化后得到的新翼型相对于原始翼型,具有低阻生比和较低的最小负压力系数,提高了翼型的升力效率和空泡性能。因此,验证了提出的多目标粒子群算法能够应用到多目标翼型优化设计的可行性。