- 高云;付世晓;熊友明;刘理明;
应用模型试验的方法,研究了表面粗糙度对立管涡激振动响应特性的影响规律,对不同粗糙度条件下立管所受拖曳力、升力、端部张力、漩涡泄放频率、结构振动响应频率、位移响应等参数的变化规律进行了对比分析。结果表明:与立管横向振动相比,立管流向振动更早出现锁定现象,因此当折合速度较低时,立管流向振动的涡激振动响应要大于横向振动。立管张力均存在两个峰值频率,其中一个峰值频率为主导频率,与拖曳力主导频率吻合,由流向涡激振动所产生;另一个峰值频率为主导频率的一半,与升力主导频率吻合,由横向涡激振动所产生。因此可以看出:横向涡激振动与流向涡激振动通过张力作用而相互影响。与光滑立管相比,表面粗糙度降低了立管的涡激振动位移响应,减小了涡激振动的锁定区域,但提高了漩涡泄放频率。对于不同粗糙度下的粗糙立管,随着粗糙度的增加,立管的锁定区域开始点逐渐提前,锁定结束点逐渐推迟,锁定区域逐渐变宽。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1008K] [下载次数：573 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：29 ] |[阅读次数：0 ] - 李翔;赵敏;赵发明;袁庆晴;葛彤;
文章结合一种密度大于水的新型潜器—重水潜器(Heavier-than-water AUV,简称HTW),采用RANS方法和重叠网格计算了该潜器的水动力性能和绕流流场。文中计算了不同攻角和漂角情况下重水潜器的阻力、升力及俯仰力矩,对其周围流场水动力学性能进行了分析,并通过流场的流动结构研究了受力随姿态变化的规律。文中将采用重叠网格方法的计算结果与FLUENT计算值以及风洞试验结果进行了比较,表明重叠网格方法可较好地模拟重水潜器的自由态绕流问题。该研究为该潜器的总体设计与运动控制提供了有价值的参考。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 16-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1880K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 金良安;闫雪飞;迟卫;陈明荣;
提出一种基于大涡模拟(LES)和气泡群平衡方程(BPBE)的舰船气泡尾流特征参数研究的数值分析法:首先建立舰船尾流场LES控制方程,结合实船初边始条件,对流向的速度进行数值模拟;然后再将LES计算得到的速度代入BPBE方程进行尾流中气泡数密度分布(BND)的求解。计算结果表明:BND沿尾流流向的分布基本符合指数分布,在500 m以内的区域衰减速度很快,500 m以外的区域衰减速度缓慢;在离船尾越近的地方,小气泡的相对BND越大;在3 000 m距离处BND最大的气泡尺寸约为70μm。该方法计算效率较高、占用空间较少,可望为舰船气泡尾流特征的研究提供新的有效手段。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K] [下载次数：214 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 黄旭;张敏弟;付细能;
利用实验的方法研究了涂层对绕水翼空化流动特性的影响。分别针对喷涂环氧涂层和氟碳涂层的ClarkY型水翼,采用高速摄像装置观察了不同空化阶段的空化流动形态。研究结果表明:(1)在初生空化阶段,当σ=1.82时,沿环氧涂层水翼表面展向排列着初生空泡,而氟碳涂层水翼还处于无空化状态,说明相对于环氧涂层,氟碳涂层对空化现象的产生有一定的抑制作用,氟碳涂层水翼初生空化数为1.50;(2)在片状附着型阶段,当σ小于1.63时,绕环氧涂层水翼的空化先于氟碳涂层水翼发展至片状空化,绕水翼空化流动产生大量分散空泡,沿水翼表面向后运动过程中逐渐长大,在高压区溃灭后形成小空泡并以马蹄涡形式继续运动。同一空化数下,绕环氧涂层水翼空化流动的空泡长度大于氟碳涂层水翼。但随空化数降低,两者空泡长度逐渐接近,说明环氧涂层在片状空化阶段对空化的抑制作用逐渐增强;(3)σ=0.87时空化发展至云状空化阶段,空化流动伴随周期性的云状空泡的脱落,绕环氧涂层水翼的空化流动周期及无量纲空化面积均小于氟碳涂层水翼,说明涂层对空化的非定常变化也有一定的抑制作用,且环氧涂层强于氟碳涂层。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K] [下载次数：225 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 上官子柠;韩端锋;马庆位;
应用传统的SPH方法处理数值造波问题有一定的局限性,波浪在传播过程中由于能量耗散会出现衰减,且粒子压力场存在数值震荡。该文基于SPH-ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法,提出了一种适用于黎曼解算法的时间积分方法,详细论述了对自由面粒子的捕捉方法。采用SPH-ALE方法分别对规则波传播、强非线性波的破碎、孤立波生成及在斜坡上的破碎进行了数值模拟。模拟结果表明,该方法可以有效地解决波浪衰减及压力场不稳定问题,并且可以有效捕捉波浪破碎的瞬时形态。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 722K] [下载次数：415 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 谷家扬;黄祥宏;卢燕祥;
考虑张力腿平台立柱和浮箱之间的相互影响,通过分离涡模拟法(DES)对均匀流下张力腿平台主体三维水动力流特性进行了研究,讨论了张力腿平台阻力系数、升力系数及其频谱、压力系数和尾涡等特性。研究表明:阻力系数和升力系数时历曲线变化具有一定的周期性和"脉动性";下游立柱受到上游立柱尾涡作用,导致下游立柱阻力系数较上游立柱阻力系数略大;下游立柱升力系数幅值较上游立柱升力系数幅值大,下游立柱泄涡具有明显的周期性特点;升力系数时历变化呈现紊乱,频谱图中谱峰个数越多且带宽越大。立柱表面压力系数呈现出"W"型且张力腿平台主体周围具有不同垂向流态形式,稳定脱落周期下通过压力系数最大值判断撞击点等特殊位置,压力系数最小值判断尾涡所附位置;尾涡具有高度各向相异性,不同来流方向下张力腿平台主体尾后出现不同尾涡结构和流形态。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 52-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 680K] [下载次数：169 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 卜淑霞;顾民;鲁江;王田华;
鉴于国际海事组织(IMO)第二代完整稳性衡准工作组正在制定参数横摇薄弱性衡准。文章首先编制了参数横摇第一层和第二层薄弱性衡准的计算程序,其中采用解析稳态解法求解横摇响应,并给出了衡准中关键参数即波浪中稳性高变化的计算方法;其次以国际标模C11集装箱为例详细分析了参数横摇衡准的计算过程,同时分析了横摇阻尼对计算结果的影响;最后通过与试验结果的比较,验证了衡准方法的一致性及程序的可靠性。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K] [下载次数：218 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 唐建飞;杨帅;
文章介绍了高速艇上水翼减阻的原理以及三种不同类型的高速艇上加装水翼的技术方案及其达到的减阻效果,并给出了滑行艇首部加装水翼(即翼滑艇)后整船阻力的估算方法。基于三维非线性涡格法,建立了单独水翼/水翼组合体/多水翼系统的水动力性能理论计算方法,计算结果与试验结果吻合较好,可作为翼滑艇阻力估算中单独水翼水动力性能的计算方法。算例结果表明,文中的方法可用于单独水翼/水翼组合体/多水翼系统和滑行艇加装减阻水翼的初步技术方案设计。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 69-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K] [下载次数：682 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：0 ] - 陈明;梁应辰;宣国祥;陈明栋;
文章基于"船舶—水流"耦合动力响应,建立了船闸闸室船舶纵向和横向受力方程及其运动控制方程。利用FLUENT软件,采用RNG k-ε三维紊流模型,运用VOF法捕捉自由液面,阀门的开启过程及船舶运动利用动网格技术,船舶的运动控制及系缆力的并行计算程序采用用户自定义函数(UDF)进行编写。针对带格栅消能室的船闸集中输水系统,进行了灌水过程的闸室船舶系缆力数值模拟研究,通过与模型试验系缆力过程线的比较,证明了数值方法的正确性和有效性。数值研究了消能室内有无设置辅助消能工情形下的闸室船舶系缆力,并分析了辅助消能工的功能和效果。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K] [下载次数：313 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 王晶;程永舟;杨小桦;徐宁;刘仔锋;
为增大双层板式防波堤的波能耗散和防波堤结构的稳定,提出了的一种新型桩基双层板式防波堤,通过物理模型试验,对比分析了该防波堤结构(模型c)与另两种结构型式的防波堤(模型a、b)在不同的波浪参数下透射系数、反射系数的变化关系,探讨了新型桩基双层板式防波堤(模型c)透射系数、反射系数随相对波高、相对水深及相对淹没深度的变化关系,分析了其波能损耗情况。结果表明,在试验范围内,对于长周期波,模型c比其他两种型式的防波堤消波效果好;当水深与模型顶平齐时新结构(模型c)对波能的消耗大于淹没和出水两种情况,说明防波堤高程与水位平齐时其消波效果较好。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 86-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K] [下载次数：608 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：43 ] |[阅读次数：0 ]
- 李华东;梅志远;朱锡;张颖军;
基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 95-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K] [下载次数：205 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 律辉;王优强;刘昺丽;卢宪玖;
针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件ANSYS进行静态接触仿真分析,并用经典Hertz接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接触状况影响规律。结果表明,不同螺旋槽数在不同载荷条件下对艉轴承的最大接触应力和最大负Y向位移影响较大,对艉轴承最大接触渗透值的影响甚小;90°螺旋槽艉轴承在各不同载荷时的最大接触应力和最大正Y向位移均相对最小。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K] [下载次数：186 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 袁园;黄小平;
工程上很重要的具有小裂纹板的极限强度却没有得到研究者的重视。文章首先对不同屈强比具有中心穿透裂纹的板进行了系列弹塑性有限元计算,结果表明板的极限强度随裂纹长度的衰减趋势可以分为两个阶段,而这两个阶段的范围并不是固定的,它们与板材的屈强比有着密切的联系。然后详细讨论了双向加载对裂纹板极限强度的影响,并对这些现象进行了合理解释。最后对这些计算结果进行了回归得到经验计算公式并将公式计算结果与实验结果及有限元结果进行比较,表明文中提出的公式具有较好的精度。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 115-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K] [下载次数：177 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 王敏;刘刚;黄一;
文章介绍了扩展有限元计算含裂纹板问题的基本方法,该方法以常规有限元为基础,通过在位移场中增加反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐近位移场函数,体现裂纹的存在,从而使裂纹与有限元模型相互独立,方便了裂纹扩展的模拟。采用求解Reissner板问题的混合插值单元MITC4,可以有效地避免剪切闭锁现象。通过相互作用能量积分确定混合模型的应力强度因子。最后,通过一系列的数值算例验证了该方法的正确性。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 126-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K] [下载次数：214 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 卢青针;刘小艳;阎军;陈金龙;赵岩;岳前进;
文章基于对某浅水缓S线型布置的动态脐带缆的研究,确定了线型的主要设计参数为顶部悬挂角,中水浮拱的浮力、水平位置和垂直位置。并借助Orcflex软件对动态缆的响应进行非线性时域分析,研究动态缆的初始形状、曲率、张力对不同的线型设计参数的灵敏度,阐述了设计参数变化对脐带缆的力学性能影响的一般规律,为动态脐带缆的线型设计提供参考。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 134-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K] [下载次数：545 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 丁军;汪雪良;胡嘉骏;刘日明;
船舶的波激振动和砰击振动对船舶结构的安全性有较大影响。文章以一艘超大型VLCC为研究对象,通过变截面梁分段模型试验方法对船舶在规则波和不规则波中波激振动和砰击振动响应进行了比较分析,介绍了船模波浪载荷试验中模型的设计原则,通过静水试验得到了船体梁垂向振动频率特性、振动阻尼和静水兴波弯矩等参数,通过规则波和不规则波试验分析了波高、波浪周期和装载状态等因素对波激振动和砰击振动的影响。该文的研究结果对大型船舶的结构设计具有一定的指导意义。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 144-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K] [下载次数：292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 席亦农;高岩;
损耗因子是进行振动计算分析时必须输入的关键参数之一,直接影响振动计算和分析结果的准确性和可靠性。而传统的半功率带宽法和衰减法由于各自的局限性而无法得到理想的结果。该文将曲线拟合应用于时域衰减法测量损耗因子的数据处理中,通过理论分析、信号预处理、曲线拟合,准确地计算出激励频率下试件的损耗因子。通过与传统方法计算结果的比较,证明该方法在损耗因子小于0.01的小阻尼情况下具有精度更高、稳定性更好以及抗干扰能力更强的优点,可应用于损耗因子的衰减法测量中。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 152-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K] [下载次数：245 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 李秋红;刘广明;薛开;王久法;王威远;
采用改进的Fourier-Bessel级数方法和Rayleigh-Ritz法对任意弹性边界条件下的圆形薄板进行自由振动分析。通过将圆板的位移函数表示为Fourier-Bessel级数和辅助级数的组合,有效地解决了位移函数在边界处的不连续性问题。最后,应用Rayleigh-Ritz法建立了圆板自由振动的矩阵方程,所有振动参数可以通过求解矩阵方程得到。方程特征值对应着圆板振动的固有频率,特征向量对应着圆板振动的振型模态。通过数值仿真计算结果与文献、有限元结果对比,证明了该方法的正确性。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 162-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 378K] [下载次数：880 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：0 ] - 石慧荣;罗冠炜;高溥;李宗刚;张军平;
文章为了改进被动约束阻尼柱壳结构的减振特性,解决引入约束阻尼的合理分布问题,提出了一种基于多目标遗传算法的优化设计方法。建立了以振动模态的前两阶损耗因子和引入约束阻尼材料总质量比为优化目标,以约束层、阻尼层厚度和粘弹性材料剪切模量为设计变量的多目标函数。利用遗传算法对Pareto最优进行优化选择,避免了对目标函数值的直接计算。通过分析和比较优化前后结构的模态振动频率变化以及幅频响应,表明引入质量太多会影响柱壳结构固有特性,而优化后结构能够避免太多的质量引入,并且具有更好的减振效果。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 169-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K] [下载次数：305 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：0 ] - 杨红军;车驰东;张维竞;仇挺;
传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用Newmark法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。Newmark法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 176-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K] [下载次数：588 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：39 ] |[阅读次数：2 ] - 叶永林;田超;张彦斌;
为了满足超大型浮体尺寸巨大、结构复杂的分析需求,以及三维水弹性软件商用化的快速计算要求,文章通过对已有三维水弹性程序的分析,设计并实现了多参数并行化快速计算,为超大型浮体进一步水弹性分析奠定了良好基础。文中以常规船舶和超大型浮式平台为例,测试了并行化软件的正确性与快速性。结果表明,并行化改造达到了快速计算的效果。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 182-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K] [下载次数：182 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 王文初;尹志勇;陈科;杨森林;
文章针对管路的低频线谱和三向振动传递的特点,设计了一种新型悬臂梁式动力吸振器结构。基于梁的波动理论和结构阻抗分析法,推导了吸振器插入损失计算公式。通过参数分析获得了吸振器质量、弹簧片尺寸与其减振效果之间的定量关系。试验结果表明,该文提出的吸振器设计方法和吸振器结构能够达到预期的减振效果。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 191-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K] [下载次数：332 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：21 ] |[阅读次数：0 ] - 徐宁;刘占生;王庆超;
热应力是制约舰船发动机转子快速启动的重要因素。为研究快速启动过程对发动机转子热应力的影响规律,文章针对舰船发动机转子的最大热应力采用了遗传算法对发动机快速启动过程进行优化。以发动机转子快速启动过程中的热应力为目标函数,将快速启动过程非单调性参数化,基于遗传算法和结构力学分析,搜索最优解。研究表明,优化后的快速启动过程可使发动机转子的最大热应力值降低11%,该优化方法对快速启动过程中发动机转子的热应力控制具有指导作用。
2015年Z1期 v.19;No.135,No.136 198-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 557K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ]