静水压力下具有轴对称初始缺陷圆柱壳承载能力研究

文章针对含有轴对称初始缺陷和局部轴对称凹陷的圆柱壳在静水压力下的稳定承载能力问题进行了研究。通过一种数值计算方法,给出了初始缺陷幅值、壳体半径与厚度比、壳体长度、局部凹陷长度及位置对静水压力下圆柱壳屈曲临界压力的影响。并针对不同缺陷幅值对圆柱壳的刚度进行折减,给出了初始缺陷幅值与刚度折减系数的关系。研究结果表明,对于轴对称初始缺陷对圆柱壳稳定承载能力的影响,本质上是降低圆柱壳轴向弯曲刚度和轴向的薄膜刚度从而造成圆柱壳稳定承载能力的下降,因此针对轴对称初始缺陷可以增加纵筋提高其弯曲刚度,增加稳定承载能力。

圆柱体涡激振动海流能捕获效率影响参数分析

圆柱体涡激振动发电装置是一种在浅海低流速条件下,利用涡激振动效应高效捕获海流能的设备,为了在不同海况下均能高效地捕获能量,有必要对获能原理和影响获能效率的参数进行分析。结合质量弹簧阻尼振子模型,在时间上对功率积分,建立柱体涡激振动获能效率公式,得到影响效率的参数;通过数值模拟,结合效率公式,对约化速度、阻尼比和质量比进行讨论,发现在约化速度Ur=12.5、阻尼比系数ξsystem=0.081、质量比m*=1.48的条件下,获能效率最大。

质量比对圆柱体流致振动能量捕获效率的影响

结合结构振动方程和非线性流体振子方程得到耦合模型并进一步得到能量捕获效率计算公式,根据Stappenbelt的实验设置对双自由度的圆柱体流致振动进行数值模拟,分析不同质量比在低阻尼比条件下的振动响应,发现随质量比增加,顺流向和横向的振幅均减小。对无量纲振幅比的分析表明,阻尼比大于0.1时,不同质量比下的顺流向振动比横向振动更小,可忽略。能量捕获效率分析结果指出低质量比条件具有较高的捕获效率,对比不同阻尼比条件发现,在阻尼比为0.05且质量比最低时出现最高的捕获效率38%。

阶梯流作用下长柔立管涡激振动行波效应研究

基于离散点涡法以及柔性梁理论,建立了三维长柔立管涡激振动耦合计算模型,并对比了相关试验测量结果和数值模拟结果。采用建立的模型对阶梯流作用下长柔立管涡激振动响应特性及行波效应机理进行分析,结果表明:顺流向的振动主频率为横向的2倍,同时存在幅值较小的3倍振动频率;行波效应主要发生在顺流向,根据识别CC模式和C模式的运动轨迹,在阶梯流作用下的长柔立管行波的传递方向为高流速区域向低流速区域传递。

不同质量比对刚性圆柱体涡激振动振幅的影响

涡激振动发电装置是一种能够捕获浅海区域低流速海流能的新型能源装置,为了在不同海况下均能高效地对能量进行转换,需要对振动参数进行探讨,因此文章对不同质量比下的振动响应和能量两方面进行了分析。结合尾流振子模型和结构振动模型,得到双自由度涡激振动耦合模型,将Stappenbelt试验设置输入该模型,模型计算结果与其试验结果吻合,验证了模型的正确性。对中低质量比、超低质量比和高质量比三种条件下的柱体涡激振动响应进行分析,结果表明,中低质量比条件下,振幅和频率锁定区间宽度随质量比增加而减小;超低质量比条件下,顺流向无量纲振幅接近1,无法忽略,双向最大振幅发生在约化速度Ur=6附近;高质量比条件下,最大振幅所对应的约化速度随着质量比的增加而增加,顺流向第二次波峰消失,横向出现两次波峰。

静水压力下圆柱壳结构屈曲机理分析

针对静水压力下圆柱壳结构的屈曲机理问题,将圆柱壳的结构刚度分为薄膜刚度和弯曲刚度,分析了具有完整刚度下圆柱壳的失稳压力,并与已有的理论进行了比较,验证了方法的可靠性。通过消除圆柱壳结构各部分薄膜刚度获得了消除刚度后的临界屈曲载荷,分析了各部分薄膜刚度对静水压力下圆柱壳承载能力的影响,结果表明,静水压力下圆柱壳屈曲的原因是结构周向薄膜刚度的减少。

载人潜器开孔耐压球壳结构极限强度数值分析

载人潜器在海洋科学发展中扮演着重要的角色，耐压壳是载人潜器的主要结构，为工作人员和设备提供了安全保障。球壳是深水耐压结构的主要结构形式，由于其工作特性，在球壳上不可避免地需要进行开孔，开孔结构降低了球壳的稳定性和强度，必须进行局部的结构加强。基于ANSYS软件计算了开孔前后的球壳稳定性和强度，对比经验公式验证了计算结果的正确性。提出了三种典型方案进行围壁加强，进行特征值屈曲分析和添加初始缺陷的非线性屈曲分析，对比方案之间的结果发现在开孔外侧加强效果比内侧更好，同体积条件下通过调整径厚比发现当径厚比在2．1-2．2范围内的稳定性加强效果最好。

海流能发电系统圆柱体振子涡激振动轨迹研究

利用振子的涡激振动进行海流能发电是当前海洋可再生能源研究的热点之一,振子的运动轨迹对发电效率和结构形式具有巨大影响。以范德波尔方程建立双自由度的结构和尾流振子耦合方程,对不同阻尼比、质量比和约化速度的振子轨迹进行分析。结果表明,约化速度是影响运动轨迹形状的主要因素,在约化速度为4~8范围内运动轨迹存在巨大变化,且在此范围内,质量比的改变引起顺流向振幅发生17倍的变化,而阻尼比则引起横向振幅产生了22倍的改变。这说明在发电系统设计中选择低质量比、低阻尼比能够有效提高发电效率和结构寿命。

大型船用高倍泡沫发生器参数设计及试验研究

高倍泡沫发生器作为一种大型舰船使用的消防设备,在扑救LNG和油火方面有着重要作用。发泡倍数作为该设备的重要指标,受风压、风速等参数影响较大,需要开展设计和试验研究。针对导风筒结构的层数、角度和间距等参数开展数值模拟,得到不同工况下发泡网处的风速分布规律,并开展网孔尺寸对发泡倍数的试验研究。结果表明,导风筒层数增加以及角度和间距匹配,能有效提高风速均匀性,网孔尺寸的增大能有效增加风压,但会导致发泡倍数下降。