- 洪方文;张志荣;刘登成;郑巢生;翟树成;
螺旋桨敞水性能数值计算是船舶快速性能分析的基础,其计算精度对船舶快速性预报的准确度至关重要,湍流模型的选用是保证螺旋桨敞水性能计算精度的关键。本文利用k-ωSST湍流模型和γ-■e_θ转捩模型对螺旋桨敞水性能进行了计算。结果表明,在模型尺度下螺旋桨叶片表面流动的相当一部分还保持着层流状态,带有转捩能力的湍流模型对这类流动具有更强的模拟能力。
2021年04期 v.25;No.210 393-398页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K] [下载次数：324 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 梁川;赵峰;
本文针对船舶在低傅氏(Froude)数兴波数值预报中容易出现计算不稳定的普遍现象,从离散差分格式出发,对控制方程离散格式进行数值分析,推导出船舶CFD所特有的(带自由面)不稳定项形式,从理论上来解释这一现象。同时,根据所推导的数值耗散项的表达形式,提出了低Froude数计算稳定性的控制策略,主要为采用时间一阶隐式格式;减小时间步长;适当加密自由面附近的网格;综合应用前三种策略。
2021年04期 v.25;No.210 399-405页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 张纪华;刘乐华;杨晓光;马雪泉;
为了掌握仿生柔性胸鳍动态摆动过程真实的水动力特性,研制了仿生多鳍条的柔性胸鳍模型及驱动控制系统,首次采用拖曳水池测力试验的方法对仿生柔性胸鳍摆动过程受力进行了测试,获得了柔性胸鳍在不同运动参数的受力数据,掌握了频率、摆幅、相位差等对仿生胸鳍模型受力的影响规律。试验结果表明:胸鳍摆动频率越大、摆幅越大,胸鳍产生的推力、侧向力和转动力矩越大;胸鳍鳍条间的相位差越小,胸鳍产生的推力、侧向力和转动力矩越大;柔性胸鳍不规则形变导致推力峰值不对称。
2021年04期 v.25;No.210 406-415页 [查看摘要][在线阅读][下载 3097K] [下载次数：497 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 黄苗苗;张楠;卜淑霞;朱爱军;张华;
鲸豚类海洋高速动物具有突出的低阻高效游动能力,一直是仿生学的重要研究对象。为了探索柔性表皮减阻的可行性,在参考国外关于活体齿鲸类海洋动物表皮观测结果的基础上,本文采用RANS方法和动网格技术建立了仿生表皮微尺度柔性变形的数值模拟方法。文中对不同柔性变形的仿生表皮,以及刚性波面、刚性平板开展了对比数值计算,详细对比了流场和阻力成分,并重点分析了减阻原理。研究表明,随行波柔性表皮在波速高到一定程度时可实现明显减阻。
2021年04期 v.25;No.210 416-425页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K] [下载次数：541 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] - 郭英豪;肖龙飞;卢文月;寇雨丰;
本文采用模型试验的方法对半潜式钻井平台受到的水平波浪砰击载荷进行了研究。为了克服模型结构动力响应的影响,试验时设计了专用的测量单元用于监测波浪砰击载荷,并采用小波分析的方法对砰击载荷试验数据进行降噪处理。试验结果表明:半潜式平台水平波浪砰击载荷的发生频率和砰击冲量随有义波高的增加而增加,但砰击载荷幅值则体现了显著的非线性和随机性特征,砰击载荷冲量的随机性和发散性则相对较小;平台立柱与箱型甲板连接处的砰击载荷较大,大多数海况下后立柱砰击频率和砰击载荷幅值比前立柱更高。
2021年04期 v.25;No.210 426-434页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K] [下载次数：439 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：1 ] - 胡晓峰;张新曙;李聪洲;尤云祥;
本文采用改进的延迟分离涡方法(IDDES)数值模拟深吃水半潜平台的涡激运动,研究深吃水半潜平台在0°、22.5°和45°流向角下的纵向、横向和艏摇运动响应,以及吃水和立柱倒角对半潜平台涡激运动的影响。对比实验数据发现,数值结果与实验数据基本吻合。从计算结果可知,横向运动出现频率锁定现象,但不同流向角下的锁定区域不同,22.5°和45°流向角下的锁定区域发生在6.0<V_r<8.0,而0°流向角下的锁定区域则相对滞后;艏摇运动响应特性与横向不同,未出现锁定现象,在3.0<V_r<13.0区间内,艏摇运动响应幅值随V_r的增加而增加。当立柱只有一个倒角时,倒角半径尺寸对半潜平台横向运动响应和艏摇运动响应的影响很小,而当立柱四边都有倒角时,半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随倒角半径的增加而变大。半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随着吃水增加而增大,当吃水较小(H/D≤0.9)时,半潜平台的横向运动无明显频率锁定现象。
2021年04期 v.25;No.210 435-442页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K] [下载次数：267 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 赵伟;刘焕卫;
为提高动力定位系统的定位精度,本文提出了一种满足严格等式约束的改进遗传算法对推力分配进行优化。该方法通过分析目标函数中不同项之间的影响,确定了推力角的权值系数,并从二个方面对遗传算法进行改进,提高了优化速度及精度:一是继承上一时刻的精英个体来生成等距初始种群;二是结合自适应算法加强局部搜索能力。针对推进器之间的水动力干涉问题,基于推力损失模型对推进器进行分组,并通过错位安置以及采用在推力禁区内设置推力减额系数的方法来降低推力损失,最后利用改进的遗传算法对半潜式平台动力定位系统的推力分配进行了仿真模拟。仿真结果表明,提出的方法在满足等式严格约束的基础上,降低了推进器推力的水动力损失,进而提高了系统的定位精度以及运行的经济性。
2021年04期 v.25;No.210 443-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 6366K] [下载次数：288 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ]
- 刘璐;曹晶;张志刚;季顺迎;
冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息。本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小。在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性。通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力。为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力。计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7%～18.1%之间。本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息。
2021年04期 v.25;No.210 453-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 2003K] [下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：31 ] |[阅读次数：1 ] - 刘冰;赵永杰;李栋;陈金钢;李涛;谢鹏;
钻杆断口几何形状是反映剪切过程与剪切效果的重要因素,严重影响着闸板防喷器的作业效率与循环利用。为得到符合实际的钻杆断口几何形状模型,本文以塑性变形理论为基础,结合钻杆在剪切闸板剪切过程中的变形情况,假定钻杆在剪切时的变形过程为八塑性铰结构,继而得到整个断口几何形状的模态解,同时使用ABAQUS有限元软件模拟钻杆剪切过程,并针对4FZ剪切闸板设计剪切实验。结果表明,断口形状均近似为菱边带有小幅凹陷的菱形,与模态解所求一致。经过对模态解的分析,在保证剪切闸板基本剪切结构不变,钻杆受力情况不变的条件下,当剪切闸板V型角取85.24°,闸板倒角取13.83°时,钻杆断口变形量最小。
2021年04期 v.25;No.210 462-470页 [查看摘要][在线阅读][下载 1880K] [下载次数：360 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 安万博;郭海燕;刘震;李福恒;顾洪禄;王宣淇;李朋;
本文应用模型试验的方法,研究了预张力对粘结和非粘结两种脐带缆涡激振动响应特性的影响规律。基于模态叠加法,将测得的应变数据转变为结构的位移响应;对比分析了各级预张力下两种脐带缆模型的位移响应、结构振动频率、锁振影响区域、模态占比等参数。结果表明:两种脐带缆模型锁振频率随着预张力的增加逐渐变大,非粘结锁振比粘结工况提前;远离锁振区域时,外流速变化对振幅的影响占主导地位,锁振区域附近,预张力变化对振幅的影响逐渐变大;随着流速增加,预张力变化对脐带缆横向振动模态占比影响逐渐变大;预张力较小时,粘结脐带缆振动模态随外流速转换相比于非粘结脐带缆滞后较多,预张力变大后,滞后程度减小。
2021年04期 v.25;No.210 471-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 2037K] [下载次数：274 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李爽;楼京俊;柴凯;刘树勇;
本文在质量比为小参数条件下,研究了简谐激励力幅值变化对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响。首先,建立了简谐激励力作用下单自由度非线性能量阱吸振系统动力学模型,并运用复变量平均法推导了系统1:1:1主共振响应的慢变方程;然后通过多尺度法分别在慢变与快变两个时间尺度上研究了对系统慢不变流形以及全局分岔特性;最后,结合相轨迹法仿真了系统平衡点个数和吸引子类型随激励力幅值的演变过程。研究结果表明:非线性能量阱阻尼比小于1/■时,系统才会存在跳跃现象;随着激励力幅值的增加,系统可能出现周期吸引子与折奇点两类平衡点共存、亚临界分岔、Hopf分岔等复杂的非线性动力学行为,系统相轨迹也会发生明显的改变。
2021年04期 v.25;No.210 479-488页 [查看摘要][在线阅读][下载 1813K] [下载次数：324 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 赵淮;张海成;徐道临;施奇佳;陆晔;
连接器是超大型多模块浮动平台的关键部件,其刚度特性对多模块浮动平台的动力学响应影响很大,如何合理地安排连接器的各向刚度对连接器的设计至关重要。本文提出了一种通用的优化流程以寻求连接器的最优刚度配比。考虑实际工程需求,基于线性加权和法构建了优化问题的目标函数,并采用遗传算法寻求目标函数的全局最优解。针对不同模块数量的链式浮动机场,开展了不同海况下连接器最优刚度配比研究。结果表明,连接器采用纵向小刚度、横向和垂向大刚度对链式浮动机场的动力学性能最为有利。本文提出的连接器刚度配比优化算法可为不同类型超大型多模块浮体系统的连接器结构设计提供理论指导。
2021年04期 v.25;No.210 489-501页 [查看摘要][在线阅读][下载 1774K] [下载次数：240 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 田阿利;魏震;张海燕;马清勇;姚鹏;
本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案。对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性。对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28%的情况下,变形减少了36.7%,应力降低了30.5%;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显。
2021年04期 v.25;No.210 502-508页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K] [下载次数：442 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：26 ] |[阅读次数：4 ]
- 郭旭;崔洪宇;洪明;
针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题,提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构。基于周期结构的Bloch定理,采用有限元方法对声子晶体板的带隙特性进行计算,并通过振动传递率和隔声损失来描述声子晶体板的隔振及隔声效果,在此基础上分析了散射体几何参数及布置形式对隔振及隔声效果的影响。研究表明,声子晶体板在特定频率范围内具有很好的隔振及隔声效果,通过合理设计散射体几何参数及布置形式,可以实现结构的低频宽带隔振及宽带隔声,在船舶振动噪声领域中具有很好的应用前景。
2021年04期 v.25;No.210 509-516页 [查看摘要][在线阅读][下载 10401K] [下载次数：1660 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：57 ] |[阅读次数：4 ] - 侯九霄;朱海潮;毛荣富;袁苏伟;
本文将挠性接管和扩张式消声器相结合,提出了弹性壁扩张式消声器。采用传递矩阵法将弹性壁扩张式消声器划分为三个声学单元,基于Green函数和Kirchhoff-Helmholtz积分公式建立了弹性管段的声学模型,进而求得弹性壁扩张式消声器的传递损失,并且利用有限元法对理论结果进行验证。然后,研究了管壁参数对传递损失的影响。基于等效流体模型简化算法,得到弹性壁扩张式消声器传递损失的近似解法。结果表明:相较于刚性壁扩张式消声器,弹性壁扩张式消声器的传递损失曲线向低频移动并且峰值得到提高,低频消声性能得到提升;降低管壁材料的弹性模量,使传递损失曲线进一步地向低频移动;增加管壁材料的阻尼,通过频率处的消声效果得到提高。采用等效流体模型简化了求解过程,在低频范围具有较高的精度。
2021年04期 v.25;No.210 517-525页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K] [下载次数：328 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据