- 张涛;朱晓军;彭飞;闵少松;
通常情况下螺旋桨桨叶表面是抛光金属,没有涂装防污涂层,这使得桨叶表面易受污损的附着和侵蚀,然而污损对叶切面性能的影响却很少受到关注和研究。文章通过CFD方法对这种影响进行定量研究,并对产生影响的物理机制进行深入分析。采用SST k-ω湍流模型以NACA 4424翼型作为叶切面进行数值模拟,在海洋污损生物群落中选取藤壶作为桨叶污损对象,并在几何层面上直接进行建模。计算结果表明,污损会使得叶切面表面边界层分离更早,分离区域增大,这将显著降低叶剖面的升阻比C_L/C_D,进而导致螺旋桨推进效率大幅度减小。尽管如此,当污损高度超过一定值后,污损高度的增加对C_L/C_D的影响便会变得很小。数值计算与文献中试验结果吻合得较好。
2018年06期 v.22;No.176 653-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 3585K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 黄焱;孙剑桥;季少鹏;田于逵;朱本瑞;
为了考查冰区运输船在北极结冰海域航行时所受到的航行阻力,进行了一系列室内物理模型试验。试验中船体模型通过一个单向测力传感器与主拖车上的刚性拖曳臂相连。试验包含三种主要的冰条件,即船体独立航行的平整冰条件、在破冰船引导下航行的航道碎冰条件和独立航行的浮冰条件。平整冰及航道碎冰条件下对多种船体航行速度进行考察,而浮冰条件下则针对不同的冰覆盖率展开研究。试验中对冰-船相互作用模式、冰排在船体不同位置处的破坏进程以及碎冰沿船体的运动状态进行了详尽的观测,并对船体的航行阻力进行了有效的测量。此外,文中还对航行阻力均值与极值之间的差异进行了详尽的讨论与分析。结果表明,冰条件与船体航行速度是影响船体航行阻力的重要因素。
2018年06期 v.22;No.176 667-678页 [查看摘要][在线阅读][下载 4618K] [下载次数：295 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 吴昊;林焰;
文章以统计过程控制理论(Statistical Process Control,SPC)为基础提出了一种张力腿平台甲板有效上浪高度计算模型,针对海浪波高是随机过程这一不确定因素导致的上浪波高没有确定解的情况,分析计算了波浪谱下的张力腿平台相对运动和有效上浪波高,计算得到了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值、上管制限值和相应发生概率。由相同波浪参数下不同波浪谱计算得到的有效上浪波高控制中心均值相同这一结论,发现波浪能量在不同谱之间的分布是相同的,说明波浪能量在时间维度、空间维度和频率维度的分布是一致的。在求解有效上浪波高控制中心均值时,提出了能更好刻画波高在波浪参数下的分布形式的面积均值法,并由此方法计算控制中心均值和上管制限值。以一型张力腿平台为例,针对波浪谱中超过某一发生概率的情况,运用统计过程控制理论和SPC控制图,计算了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值和上管制限值,判断随机有效上浪波高是否处于统计控制状态,发现了波浪谱中的发生概率越大,随机有效上浪波高越可控这一规律。比较不同波浪入射角的有效上浪波高控制中心均值,发现了不同波浪入射角对有效上浪波高影响不大、发生概率对有效上浪波高影响较大的规律。最后基于统计过程控制理论计算得到整个有效上浪波高均值、发生概率、下管制限值和上管制限值。提出了在有效上浪波高均值和上管制限值之间结构物会受到交变载荷的作用容易疲劳损伤和腐蚀损伤的建议。结果表明该方法可以对张力腿平台有效上浪波高进行计算,并可推广应用于其它海上结构物的有效上浪波高计算。
2018年06期 v.22;No.176 679-702页 [查看摘要][在线阅读][下载 3034K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 孙小帅;姚朝帮;叶青;
文章基于Bessho型三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-pulsating Source Green Function,3DTP),开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)耐波性数值求解方法研究,计入了对SWATH运动计算有较大影响的因素:两片体之间的兴波干扰、粘性阻尼和稳定鳍的影响。求解了SWATH-6A波浪中航行时的波浪力和纵向运动,通过与切片法结果和试验结果比较验证了计算方法。结果表明,基于3DTP的运动计算结果优于切片法结果,特别是纵摇运动预报较好,与试验值吻合更好。
2018年06期 v.22;No.176 703-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 1955K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 熊凌志;杨建民;寇雨丰;魏汉迪;张泽宇;
半潜平台在恶劣的海洋环境中将承受极端的环境载荷,从而导致相应的大幅运动,截面载荷以及系泊力。文章对一艘系泊在南海的典型半潜平台进行了综合试验研究。为了测量中纵剖面上的波浪载荷,半潜平台模型从中纵剖面处被剖开,并用3个六分力传感器进行连接。结果表明,当波浪周期在10 s附近时,中纵剖面处的截面传递函数达到最大值。而低频长波以及差频波浪成分对剖面载荷影响很小。文中还分别针对仅有波浪作用的海况和风、浪、流联合作用的海况,对半潜平台的运动和载荷情况进行了研究,发现风和流对平台波频运动影响较小,而对于低频运动,其影响要大于波浪作用。随着风和流的出现,中纵剖面的剪切力,分离力以及垂向弯矩增幅分别可达127.07%,51.87%和45.77%。与此同时,在风、浪、流的联合作用下,最大锚链力与锚链的破断强度比值达到了62.3%,接近规范中66.6%的限制。
2018年06期 v.22;No.176 714-726页 [查看摘要][在线阅读][下载 2037K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ]
- 王芳;姜哲;崔维成;
全海深载人潜水器正在研制中,其载人舱材料的合理选择是保证潜水器在严峻环境中使用安全的重要因素。高强度钛合金TB19是全海深载人舱的备选材料之一,材料在使用过程中将承受高应力水平下的蠕变疲劳载荷的作用。文章对TB19的低周保载疲劳寿命和破坏模式进行了试验研究,并与已应用于在役载人舱的Ti-6Al-4V ELI材料的性能进行了对比。该研究结果可为后续全海深载人舱的选材和载人舱初步设计提供指导。
2018年06期 v.22;No.176 727-735页 [查看摘要][在线阅读][下载 3440K] [下载次数：243 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 崔维成;郭健;潘彬彬;
目前我国有两台全海深载人潜水器和几台全海深无人潜水器和着陆器正在研制。在所有的这些深海装备中,全海深载人潜水器代表着深海技术的制高点。要设计一台全海深载人潜水器,如何来选择浮力材料就是其中的关键问题之一。文章针对全海深载人潜水器浮力材料选择过程中所涉及的各种问题开展初步研究。通过研究,获得的主要结论是,满足规范要求的1.5倍安全系数的浮力材料目前还没有。如果要降低安全系数,根据有限的试验数据的经验外插,可以把安全系数降至1.4,但需要对满足1.4倍安全系数的浮力材料开展深入的吸水率特性研究。同时,针对现有浮力材料密度过大的问题,文中提出了一种在大型浮力块中添加陶瓷球的思路,可以把密度从0.7 g/cm~3下降至0.64 g/cm~3。该文的研究可为全海深载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论基础。
2018年06期 v.22;No.176 736-757页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K] [下载次数：300 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：0 ] - 袁奎霖;姜永一;杨海天;洪明;
应力集中系数作为一个随机变量,对管节点及导管架平台的疲劳可靠性评估结果有着重要影响。文章以多平面DT型管节点为研究对象,建立了352个几何参数不同的三维管节点有限元模型,并分析了沿弦管-撑管焊缝处的应力集中系数分布。采用密度直方图描述最大应力集中系数统计样本的特征,利用疲劳可靠性分析中常用的几种概率分布进行拟合。各个概率模型中的参数通过极大似然估计方法得到。根据卡方检验的结果对比发现,Birnbaum-Saunders分布是最适合的概率模型。因此,文中提出一组适用于描述在轴向载荷即单向轴向和平衡轴向载荷作用下多平面DT型管节点弦管侧和撑管侧最大应力集中系数分布的概率模型,对今后导管架式海洋平台结构的疲劳可靠性分析具有重要意义。
2018年06期 v.22;No.176 758-770页 [查看摘要][在线阅读][下载 4548K] [下载次数：97 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 董琴;杨平;徐庚;姜伟;
文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究。试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响。试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏。在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性。
2018年06期 v.22;No.176 771-782页 [查看摘要][在线阅读][下载 3019K] [下载次数：173 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据