近场脉动气泡作用下船体梁模型动响应试验研究

水中兵器在舰船附近爆炸时,爆炸气泡对船体结构的整体毁伤作用不能忽视.将炸药置于船体梁模型中部正下方爆炸,通过改变爆距来研究船体模型在近场脉动气泡作用下的动态响应特性.利用高速摄影技术观察模型在气泡作用下的运动过程.结合应变和加速度测量数据,定量分析了模型的总体振动响应.试验发现:近场作用下,气泡脉动压力对结构的冲击作用明显;在大气压和气泡内压力作用下,试验模型受到向下的分布载荷,被叠加一中垂弯矩,爆距越小.此中垂弯矩越大.     

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.     

水下爆炸气泡与波浪载荷联合作用下的船体响应

应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受爆炸载荷作用的整个过程,包括冲击波载荷作用和气泡脉动引起的脉动载荷作用.通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、不同深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线,并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计人波浪载荷的影响,该结果对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值.     

船舶在波浪中脉动压力预报的三维方法

船体表面的脉动压力预报对于船体结构有限元分析和可靠性分析是十分重要的。预报船舶运动响应、水动压力和剖面载荷的传统做法是采用切片理论，该理论对常规细长船舶的运动响应和剖面波浪载荷能给出较好的预报结果，但对船体表面脉动压力的预报，却因没有充分考虑三维效应而与船模试验结果出入较大。本文通过引入“高频低速”假定，基于三维线性势流理论，用三维源汇分布法在频域内求解非定常流场，进而计算船舶在规则波中运动、波浪载荷和脉动压力响应。对集装箱船FLOKSTRA的计算结果表明：与切片法相比，本方法计算的脉动压力响应与船模试验结果符合较好。     

水下爆炸条件舰船舱段局部强度仿真试验研究

以某舰船为例进行水下非接触爆炸数值仿真试验,通过典型舱段局部强度仿真试验考核舰船结构的抗爆抗冲击能力。采用Geers and Hunter模型计算水下爆炸载荷的冲击波压力,并且在考虑流固耦合问题的基础上,采用ABAQUS软件中的结构计算模块计算船体结构响应,对舰船局部强度校核评估。在不同舱段结构位置进行了不同冲击因子的水下爆炸数值试验,得到了主要船体舱段结构的动响应,并对舰船舱段结构局部强度进行抗冲击评估。仿真试验结果对于开展舰船结构局部强度的抗冲击评估具有重要意义。     

空泡螺旋桨诱导的双桨船脉动压力数值预报

为研究双桨船脉动压力的特点与计算方法.建立了一套双桨诱导的船体脉动压力的预报方法.方法可计入空泡的影响,并考虑左右螺旋桨之间的相位差对脉动压力计算的影响,形成船体脉动压力的分布云图,通过云图可以很好地分析脉动压力的变化规律.对计算结果与试验结果的误差进行了分析,结果证明,同时考虑双桨作用与只考虑单桨作用的计算结果有所不同,同时考虑双桨作用时,相位差的影响不能忽略,不同的相位差得到的计算结果有明显差别,越靠近船体内侧,相位差引起的幅值变化越大.相位差的影响还同双桨的距离有关系,距离越近相位差的影响越显著,随着双桨距离加大,相位差的影响减小.这可以部分解释脉动压力模型实验和实船测试中的一些现象,同时也提醒试验人员在进行双桨船脉动压力试验时,要注意双桨相位差的影响.     

基于随机过程理论的舰船结构时变可靠性分析

针对疲劳和腐蚀对舰船结构强度的影响,提出一种结构时变可靠性的评估方法.根据舰船在服役期间的载荷环境特点,采用断裂力学及一般腐蚀原理,研究了其在疲劳和腐蚀作用下总纵强度随时间的变化,基于随机过程理论,建立了船体梁截面模量的随机时变模型.然后应用上穿率分析,结合并联系统的可靠性分析方法对舰船结构的时变可靠性进行了计算和分析.该分析方法既能体现疲劳和腐蚀因素导致的船体梁可靠性的时间连续性,又避免了数值积分,因此简单可行.通过算例与年度瞬时可靠性进行比较,表明该方法能更精确地预测在役舰船的时变可靠度从而为服役舰船的可靠性、维修性、保障性决策提供参考.     

近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难,对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间,应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形,得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证,计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求,可作为舰船防护结构的设计依据.     

船体三维变形响应的数值预报

针对航行中舰船变形问题,采用三维水弹性理论实现了波浪中舰船的动态变形预报。通过拟合不同模态下船体有限元模型的节点位移,实现了将三维模态信息应用于广义流固耦合界面条件。建立了舰船在规则波中的广义水弹性运动方程,求解出各阶振动模态的主坐标。将各阶弹性模态主坐标与预报位置的角变形矩阵相乘,得到角变形响应。针对某实船,分别采用三维水弹性方法和三维刚体方法进行计算,通过对船体结构角变形响应的对比,验证了三维水弹性方法的正确性,同时也证明了该方法在计算效率上的优势。     

预报船体脉动压力的几种数值方法

研究螺旋桨空泡及其诱导的船体脉动压力的预报方法,对于减小其引起的船尾振动和辐射噪声是极其重要的.用螺旋桨非定常空泡的预报结果,在桨叶湿表面、空泡表面和尾涡面上布置强度已经求得的源和偶极子,用面元法计算得到无限流场中空泡螺旋桨诱导的速度势,进而求出船体表面的脉动压力.该方法还考虑了真实船体表面形状和自由液面条件,船体表面通过分布其上的奇点来模拟,通过映像法来考虑自由液面的影响.重点分析了船体表面上不同的奇点分布形式以及相应控制方程的区别,对几种方法的数值计算结果进行了比较,结果证明几种不同的数值方法计算得到的结果相差不大,可以任选一种计算公式进行计算.对一吊舱船的脉动压力进行了预报,并同模型试验结果进行了比较,两者有较好的一致性.     

水下爆炸时舰船冲击环境与冲击因子的关系

对舰船在遭受典型武器命中后的冲击环境及冲击因子的研究,是考核舰船生命力问题的重要组成部分．为了提高舰船的抗冲击性能,结合大型有限元动力分析软件LSDYNA对某型舰进行了数值仿真实验研究,计算了典型武器的攻击对全船的加速度的响应,并给出了冲击响应(加速度)的统计规律以及对冲击因子进行了分析．数据分析表明：冲击响应(加速度)峰值基本上符合Weibull分布,并且炸药当量的变化以及爆炸位置的不同对冲击响应会产生不同的影响．这对于整个舰船的生命力研究有着重要的意义．     

水中稳态等离子推进器的设计与实验

为了提高船舶运行速度,降低船舶运行噪声,研究了基于水中放电技术的机理,并研制成一种新式船舶推进器——水射流等离子弧推进器.该推进器采用同轴式环〖CDF*3〗棒电极结构,利用两电极间介质击穿过程中产生的等离子体汽泡的压力来推进航模,摒弃了螺旋桨及其他机械部件,降低了船舶运行噪声,由于采用了直线推进技术,大大增加了船舶的航行速度.在参考传统的水中脉冲放电基础上,提出水中稳态放电的设计思想,建立起模型速度测量系统,进行了船模推进器的水上实验,得到了有关水射流等离子弧的推进速度与电极结构、推进器供水量以及外施电压之间的关系.实验及理论分析证明,放电电极间电压及供水量对等离子弧的推进作用有重要影响.     

气液鼓泡床中气含率的实验研究

采用差压变送器测不同高度的床层塌落曲线 ,提出了根据此曲线计算大小气泡含率的新方法 ,研究了直径 2 84mm的鼓泡床反应器中表观气速、表面张力、床层静液高度和分布器对气含率的影响。结果表明 ,在不同表面张力条件下 ,气含率随表观气速升高而升高 ;气含率随表面张力升高而降低 ,从能量角度解释了鼓泡床中气含率随表面张力升高而降低的动力学原因 ,并得出了气泡聚并的能量公式 ,将此公式应用于系统压力、温度对气含率的影响 ,得出了与前人实验一致的结论 ;指出了床层内分布板区的存在 ,且分布器不同 ,分布板区高度及分布板气含率也随之变化 ;静液高度不同 ,床层内的平均气含率变化很小 ,并根据分布板区体积占整个床层体积比例很小对其进行解释     

微孔发泡注射成型机理

采用球形模型描述气泡长大物理过程,建立并求解气泡长大控制方程,以红旗轿车仪表盘为例研究了微孔工艺压力(MMP)和物理发泡剂(N2)含量对于泡孔的密度、尺寸、形貌的影响。研究结果表明:气泡成核数越大,物理发泡剂的含量越高,泡孔半径越小;MPP和N2含量的最佳取值分别为14 MPa和1.2%;气泡长大数学模型所揭示的气泡成核数和发泡剂含量对泡孔密度及尺寸的影响规律与实验事实相符,但本模型不能预测气泡的成型缺陷。     

Parameters Relevant to Bubble Detachment when Gas-injecting into Polymer Melt Flow Field

The bubble deformation processes were reported when gas was injected into polymer melt flow field in another paper, the experiments showed that the deformation was severely affected by the volume of the bubble, and in turn, for the different bubbles, several different deformation processes were presented during their movement along the flow channel. In addition, we could find that the magnitude of the bubble volume was dependent upon the pressure difference of the gas injection pressure and the melt pressure, In this paper, more experimental conditions were changed to investigate the parameters relevant to the detachment of bubbles from the injection nozzle. The experimental results show that the pressure difference, the melt flow velocity as well as the melt pressure were all critical for the purameters, such as the bubble detachment time, the maximum bubble diometers and the magnitude of the bubble volume. The morphology changes of bubble were very large when the flow field was abruptly changed, and the situations were more complicated.     

水面舰船的冲击环境与相关参数分析

对水面舰船的冲击环境研究是考核舰船生命力问题的重要组成部分.结合大型有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对某3种不同的排水量、不同类型的水面舰船进行了数值实验研究,分析了不同水下非接触爆炸时,水面舰船船底结构冲击加速度峰值随排水量等参数变化的趋势,为水面舰船生命力评估提供了一种便捷的输入冲击环境.通过数据分析表明:水面舰船底部冲击加速度峰值与排水量、水线面有效承载面积.药包重量、爆心距船体外表面最短距离等参数有关.在对水面舰船冲击环境进行数值分析时,可以参照水面舰船的相关参数合理给出加速度的变化趋势,为舰船抗爆抗冲击分析提供一定的基础.     

西五二挥发性油藏油氮和富气驱室内评价研究

选用柯428井分离器油气样按目前压力等于泡点压力进行配样,用柯233井的储层实际岩心进行了长岩心测试注氮气和烃类气评价,膨胀试验,细管试验及不同注入气对岩心驱替效率的影响研究。研究表明：注氮气比注烃类气更易使泡点升高,膨胀能力不如烃类气强,所选烃类气,氮气和原油在目前地层压力下均不能混相;岩心试验表明烃类气越富或注入压力越高均会明显影响注气后的最终驱油效率,同目前油藏衰竭式开采相比,注N2可提高驱油效率6．08％,注富气可提高18．8％－21．31％,表现出较强的注气潜力。     

气辅注射成型制品气泡缺陷形成机理

研究了气辅注射成型制品气道内壁气/熔两相界面处蜂窝状气泡的形成机理。在气辅注射成型工艺过程中,高压N2达到了超临界状态,导致N2流体向熔融的聚合物熔体内部扩散,泄压后扩散到熔体中的N2流体达到过饱和状态,靠近气/熔两相界面的过饱和N2流体通过界面扩散逸出,剩下的N2流体就在聚合物熔体内部靠近内壁界面处形成蜂窝状气泡。并据此提出了如何减少气道内壁气泡缺陷的工艺条件。     

基于低压数据对高压鼓泡塔中传质系数的预测

鼓泡塔中质量传递系数受压力的影响，在高压操作下测定传质系数比在低压操作下更加困难．本文提出了一种预测高压操作下鼓泡塔中传质系数的方法：利用高压下获得的气含率及气含率分布的数据，结合低压下传质系数的研究成果来预测高压下的传质系数．采用本方法来预测文献报道的数据(压力在0．1～1.1MPa)，误差小于20％．     

基于低压数据对高压鼓泡塔中传质系数的预测

鼓泡塔中质量传递系数受压力的影响,在高压操作下测定传质系数比在低压操作下更加困难.本文提出了一种预测高压操作下鼓泡塔中传质系数:利用高压下获得的气含率及气含率分布的数据,结合低压下传质系数的研究成果来预测高压下的传质系数.利用本方法来预测文献报道的数据(压力在0.1～1.1 MPa),误差小于20%.