平地造船滑移下水的结构强度校核

以某平地建造的11000 t轮渡滚装船为研究对象,设计了一套船舶滑移下水的操作流程。该流程制定了下水过程中的注意事项,并对轮渡滑移上驳过程中的主船体、下水驳船及牵引眼板等局部结构进行了强度分析,提出了解决下水驳船牵引眼板附近结构失效的措施。研究结果表明:计算得到轮渡船体与下水驳船整体所受最大应力均小于衡准值,满足规范要求;通过采用增加T型材数量的方法对下水驳船局部强横梁结构进行加强,得到最大应力为177.6 MPa,符合规范要求。设计的船舶下水操作流程是合理可靠的。

大型集装箱船燃料舱环段横向浮船坞过驳方案

结合浮船坞和某大型集装箱船燃料舱环段的各项参数,对大型集装箱船燃料舱环段横向过驳至浮船坞的方案进行研究。采用NAPA软件对船舶燃料舱环段横向过驳的浮船坞进行压载水配载,得到合理的横向过驳配载方案;采用PATRAN软件对船舶燃料舱环段横向过驳过程中的3个典型工况(搁置、过驳和落墩)进行有限元分析,验证该横向过驳方案的可行性。结果表明,大型集装箱船燃料舱环段和浮船坞模型在结构强度方面满足衡准要求,且舱段变形在合理范围内,说明该燃料舱环段横向过驳浮船坞方案是可行的。

弹性楔形体各状态参数对入水运动性能的影响

为了分析砰击问题的各种状态参数对船舶入水运动性能的影响,文章采用一种新的CFD(Computational Fluid Dynamic)方法动态数值模拟了二维弹性楔形结构的自由入水过程。此方法利用液面捕捉法和直角切割网格系统解决入水过程中瞬时移动的自由液面和动边界问题,结合弹性板条梁结构的有限元理论将算法扩展应用于弹性结构的入水特性分析。其中,根据流场的直角切割网格和弹性结构的板条梁单元的特点,提出适合该文算法的流固耦合策略和边界数据传递方法。通过与实验数据进行比较,证明了文中算法求解弹性楔形体入水问题的正确性和合理性。最后,建立不同状态参数(结构材料属性、板厚和质量、底面斜升角和入水高度等)的弹性楔形结构自由入水模型,研究了各参数对自由入水的弹性楔形结构的整体运动性能和局部变形响应的影响。

船舶气囊下水安全性评估方法研究

气囊下水是船舶下水的一种创新方式,但是气囊下水过程中船体强度和气囊的安全性还没有定量的计算方法。近年采用气囊下水的船舶重量不断增大,下水安全性问题日益突出。本文考虑气囊刚度的非线性、下水过程中船体的力平衡条件等,提出了一种基于全船结构有限元分析的船体结构和气囊安全性评估方法。研究的内容和结果是紧密结合工程实际的。(1)考虑气囊压缩变形的非线性,研究了一种预报气囊刚度的有效方法;(2)基于弹性下水理论,研究了一种考虑弹性基座刚度非线性变化的船体梁运动和受力的计算方法;(3)提出了直接采用全船结构有限元分析计算船体结构应力和气囊受力的方法;(4)对某型实船进行了气囊下水的安全性分析,并与文献的结果进行比较,验证了气囊下水工艺的优越性和本文建议方法的准确性。

基于ANSYS的船舶纵向下水弹性计算方法

随着建造的船舶载重吨位的逐年增大,下水过程中船体和船台结构的安全性越来越受到业界的关注。文章提出了基于ANSYS的船舶下水弹性梁计算方法,采用ANSYS参数化设计语言实现下水全过程仿真计算。所开发的程序考虑了船体梁弹性弯曲和墩木等支撑结构的弹性变形,可以准确地预报船舶尾浮及全浮滑程并判断是否存在尾弯及首跌落现象,计算出下水全过程中船体弯矩、剪力、墩木反力及其变化,为校核船体及船台强度提供了准确的荷载。文中还提出了在船尾部安装浮筒以克服尾弯的新措施。

波流作用下圆柱体入水特性的三维数值模拟研究

结构在实际海况中入水受到多种载荷的共同作用,同时还伴随波浪作用的影响,因此该过程是一个强非线性的过程。针对结构在波、流中入水过程的特点,将入射波(波、流)引入非线性双渐进法,研究三维刚体圆柱体在波、流及波流联合作用下入水过程运动响应及姿态的变化,计算结果与试验结果符合得较好,非线性双渐进法适用于分析三维刚体波、流中入水问题。结果表明在近波面附近,结构受波浪作用明显,入水相位、浪级、流速及波流速度矢量差异对结构入水运动速度及轨迹影响明显。

不同湍流模型下圆柱涡激振动的计算比较

为应用计算流体力学的方法模拟圆柱体的涡激振动问题,文章采用有限体积法结合两种不同的湍流模型(RNG k-ε和SST k-ω湍流模型)求解时间平均的纳维尔—斯托克斯方程(RANS),对低质量比弹性支撑的刚性圆柱体在均匀来流中的的涡激振动问题进行了研究。计算对象参照Govardhan和Williamson的物理模型实验中的参数,通过比较两种湍流模型下圆柱体的振幅响应、频率响应及三个响应分支的水动力系数和尾涡模式,分析了两种湍流模型模拟结果的差异及原因,结果表明:RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的模拟结果差异很大,不论在振幅响应和频率响应上的计算上,还是对升力的谱分析上,SST k-ω模型的计算结果都更接近于真实的物理现象,并且采用SST k-ω湍流模型成功地模拟出了2P模式。因此从整体上说,SST k-ω湍流模型的模拟效果要优于RNG k-ε湍流模型。

圆柱在波浪中入水的数值模拟

为了研究波浪对圆柱入水过程的影响,采用二维CFD(Computational Fluid Dynamic)方法数值模拟了圆柱在规则波中的入水过程.该方法采用自由液面捕捉法和直角切割网格系统分别处理自由液面和物体动边界,结合推板造波和海绵阻尼消波原理而实现数值造消波,并分析波浪参数(波高、周期和圆柱入水时的波浪相位)对圆柱入水动力特性的影响.以在波浪中的起重船上悬吊圆柱入水作为工程应用实例进行数值模拟,研究不同工况下绳索的张力变化和重物的运动特性.

首尾尖瘦型船舶带浮筒下水新工艺研究

首尾线型尖瘦船舶或小船台上建造的大中型船舶的纵向下水,由于下水过程中尾部浮力不足,极易造成滑道末端墩反力过大,甚至发生尾弯。提出了一种船舶带浮筒下水新工艺,通过在船舶尾部安装浮筒,并对浮筒大小和位置进行优化,能较为简便、经济和可靠地解决上述问题。此项研究己用于多艘大型汽车运输船的下水,取得了较好的效果。

基于MAXSURF软件的中型邮船大倾角稳性校核

大倾角稳性对于中型邮船的航行安全至关重要。以52000 t中型维京邮船为研究对象,论述中型邮船稳性理论。基于MAXSURF软件对该型船大倾角稳性进行校核,并分析波浪对该型船稳性的影响。结果表明,该型船稳性满足规范要求,可保证航行安全。研究结果可为后续中型邮船稳性的计算与分析提供一定的参考。

斜船台牵引下水技术应用及展望

为了研究斜船台串联建造法对下水过程中船舶安全性的影响,指导串联建造船舶安全下水,以系列海工辅助船的建造为例,介绍一种较新型的斜船台串联建造牵引下水技术,通过分析串联建造船舶下水过程存在的限制因素,对下水牵引方案进行设计、对设备资源的组合及工艺流程进行研究。结果表明,牵引下水技术对在斜船台上串联建造的船舶下水安全有效。研究成果可为牵引下水技术在其他船型斜船台上的应用推广提供一定参考。

冰期船舶下水试验研究

以15.9万吨油船和10万吨级半潜式斜船台为载体,采用船模试验的方法研究冰期船舶下水问题。为了使模型试验结果与实船下水结果最大限度的相似,首先进行船舶冰期下水模型试验的相似分析,并探讨模型冰的制作技术。接着,根据实船下水数据来设计船舶模型、船台模型、导冰板模型以及冰模型,并确定了试验方案:模型试验针对设计的六种导冰板,改变三个潮位,分有冰情况和无冰情况等状态进行,并给出了其运动规律及导冰板力的试验曲线。试验结果可为船厂实际生产使用,也可为进一步的研究提供参考。

剪切流作用下立管涡激响应的研究

为研究剪切流作用下立管的涡激振动问题,文章建立了三维立管的涡激动力响应方程,顺流方向的力通过Morison方程求解;横向涡激力采用改进的尾流阵子模型求解,考虑了附加质量的变化;轴向力的计算考虑平台升沉运动的影响。采用有限单元法离散控制方程,离散后的方程采用Newmark-β法在时域求解。在此基础上,研究了剪切流作用下立管的多模态涡激振动响应,讨论了剪切参数对立管涡激动力响应的影响,并比较了均匀流和剪切流条件下立管不同的响应特征。结果表明,剪切参数对立管的涡激响应动力响应有很大的影响,剪切流条件下立管呈现的多模态响应极为复杂,与均匀来流条件下的振幅和频率响应特点明显不同。

船舶气囊下水过程结构应力变化的测试与分析

为研究船舶重力式气囊下水过程对船体结构应力的影响,采用动态应变仪对某21,500t散货船在下水过程中的船底及上甲板应力变化分别进行了测试,测试点布置在船中附近,设置同步信号进行采集;同时,用倾角仪对下水过程中船体纵向角度的变化进行了记录;测试结果表明:该船舶在气囊下水过程中,发生了艉落现象,船体局部出现应力较大区域.采取局部结构加强、延伸船台长度、改变船台坡度及船台改造成半潜等措施可以提高大吨位船舶气囊下水的安全性.

船台及船体各状态参数对船舶下水运动的影响

采用CFD方法对船体从船台上纵向重力式下水这一运动过程进行动态数值模拟。以RANS方程和标准k-ε湍流模型作为控制方程,并采用VOF方程处理自由液面,通过求解得到船体所受到的水动力。考虑船体下水时可能发生的横向运动,建立了完整的三维运动方程。通过数值计算,考察船台和船体的各个状态参数(两岸形状,船体重心位置,船体重量,船台倾角,船台摩擦系数,船体下水初始位置等)对船体下水运动的影响。根据预报的结果,绘制出船体下水运动参数(加速度,速度,滑程等)与状态参数的关系曲线,并对其进行分析,得到一些有意义的结论,以期能够用于指导实船下水工艺。

自激振动圆柱体湍流场及发展变化的研究

采用雷诺平均法模拟低质量比弹性支撑的刚性圆柱体在均匀来流中的涡激振动问题,是近年来人们研究的热点。本文采用有限体积法结合SST k-ω湍流模型求解时间平均的纳维尔———斯托克斯方程(RANS),对低质量比弹性支撑的刚性圆柱体在均匀来流中横向振动的三个响应分支(初始分支、上端分支和下端分支)湍流场及其发展变化进行了研究,并与同等雷诺数下固定圆柱体的湍流场进行了对比。结果表明:三个响应分支的流体力系数、壁面压力系数、壁面切应力、流向平均速度、流向速度的脉动、横向速度的脉动、雷诺应力、湍流动能和涡量的分布均与固定圆柱体有明显差异。

V型船应用气囊上下水的力学分析

针对V型船应用气囊上下水的方案,建立了气囊变形模型,对船体各站点处的气囊变形、气囊布置位置处的支撑面积、气囊变形后的体积变化等进行了计算,求得了气囊的支撑力和力矩,并对上下水过程中船体的力矩平衡状态进行了分析。

船舶纵向气囊下水气囊滚动阻力分析

船舶气囊下水工艺现已得到广泛应用,而气囊滚动阻力是影响该类船台坡度设计的主要因素。通过构建气囊滚动阻力计算模型与对影响滚动阻力的主要因素的分析,提出了该类船台坡度的计算方法,以供设计参考。

绕圆柱湍流流场及其发展的计算

为研究绕圆柱湍流流场及其发展变化,应用RNGk-ε模型和有限体积法求解非定常雷诺平均纳维尔-斯托克斯(URANS)方程,以二阶隐式时间离散和二阶迎风空间离散格式对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法耦合求解平均速度场和压力场.在Re=103～107范围内对流场进行了数值模拟计算,得到了速度场、涡量场及其湍流脉动参数在下游的发展变化规律。计算与分析结果表明:在高雷诺数条件下,回流区减小,尾流区变窄,尾流在主流方向的影响区域变小,涡量向下游的衰减更慢,湍流动能和湍流耗散率在下游的影响区域也减小.

下水过程中气囊承载接触变形数值分析

文章建立了气囊、船体及船台的接触有限元模型,采用超弹性本构模型模拟囊体材料特性,分析了在下水过程中三维承压气囊非线性接触变形特征,并对某大型散货船气囊下水过程中的危险工况进行分析,总结了典型船体形状对气囊承压变形的影响,修正了下水过程中典型气囊承载的极限变形量,可用于指导下水实践。