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三维对称楔形体入水的水弹性力学分析 被引量:3
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作者 王玲 朱仁庆 李红艳 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第3期19-25,共7页
结构入水砰击是一个很复杂的水弹性力学问题,在船舶与海洋工程领域,人们对其十分关注。本文借助模型试验和商用软件平台Ansys技术,对结构入水砰击过程展开研究。首先,自主设计入水结构模型、试验装置,通过布置在楔形体结构内的传感器,... 结构入水砰击是一个很复杂的水弹性力学问题,在船舶与海洋工程领域,人们对其十分关注。本文借助模型试验和商用软件平台Ansys技术,对结构入水砰击过程展开研究。首先,自主设计入水结构模型、试验装置,通过布置在楔形体结构内的传感器,全程实时监测楔形体结构下落的压力变化。然后,基于试验结果,数值模拟了三维弹性楔形体的入水砰击过程。得到了砰击压力云图、等效应力云图以及流体的速度云图,对比分析了弹性体测点与试验中测点的砰击压力,验证了该数值模拟方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 入水 数值模拟 水弹性力学 模型试验 楔形体
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畸形波作用下浮体的载荷与响应研究新方法 被引量:2
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作者 陈旭东 朱仁庆 +1 位作者 杨帆 纪仁伟 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第5期8-14,共7页
基于线性波叠加原理,采用能量聚焦的方法在二维粘性数值波浪水池中生成畸形波。基于流固耦合理论与切片原理,提出一种快速便捷的模拟波物相互作用的新方法,模拟了浮式体遭遇畸形波的过程,计算得到了甲板上浪水位高度、上浪水体对浮体的... 基于线性波叠加原理,采用能量聚焦的方法在二维粘性数值波浪水池中生成畸形波。基于流固耦合理论与切片原理,提出一种快速便捷的模拟波物相互作用的新方法,模拟了浮式体遭遇畸形波的过程,计算得到了甲板上浪水位高度、上浪水体对浮体的砰击压强、结构物的运动响应及波物相互作用的响应云图等。其中,波浪谱采用JONSWAP谱,流场控制方程为不可压缩流体的连续方程和N-S方程,自由液面由VOF法来捕捉,在数值水池尾段的动量方程中添加源项以消除后端壁面的波浪反射。 展开更多
关键词 能量聚焦 畸形波 切片原理 砰击 运动响应
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波浪作用下三维楔形体入水砰击数值模拟 被引量:4
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作者 朱仁庆 陆嘉文 +3 位作者 纪仁玮 夏淼 李乐飞 韩峥 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第13期6-11,共6页
当船舶航行于恶劣海况时,船舶会发生砰击现象。砰击现象是指船体发生剧烈的摇荡运动导致出水并再次入水,由于船舶入水砰击是瞬态过程,所以会在短时间内产生巨大的砰击压力,造成船体的变形甚至失效,因此准确预报入水砰击压力对保证船舶... 当船舶航行于恶劣海况时,船舶会发生砰击现象。砰击现象是指船体发生剧烈的摇荡运动导致出水并再次入水,由于船舶入水砰击是瞬态过程,所以会在短时间内产生巨大的砰击压力,造成船体的变形甚至失效,因此准确预报入水砰击压力对保证船舶安全航行和作业具有重要意义。本文建立三维楔形体模型来模拟船首部位,结合有限体积法与动网格技术,引入VOF模型,数值模拟了波浪作用下不同刚度三维楔形体垂直入水的过程。研究发现不同刚度的三维楔形体分别入水的过程中,弹性结构入水砰击压力的峰值要小于刚性结构,弹性效应会一定程度减缓砰击的发生,为今后工程实践提供有价值的参考。 展开更多
关键词 波浪 三维楔形体 弹性体 入水砰击 动网格 流固耦合
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波浪冲洗对多浮冰耦合运动影响特性研究 被引量:2
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作者 朱仁庆 张曦 李志富 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期1049-1056,共8页
冰缘区是开阔水域与海冰的交界区域,波浪与海冰的相互作用是决定该区域形态结构的主要因素。本文基于计算流体力学技术,采用速度入口造波方式建立二维数值波浪水池,利用动网格技术模拟多浮冰的耦合运动,在典型入射波参数范围内,研究了... 冰缘区是开阔水域与海冰的交界区域,波浪与海冰的相互作用是决定该区域形态结构的主要因素。本文基于计算流体力学技术,采用速度入口造波方式建立二维数值波浪水池,利用动网格技术模拟多浮冰的耦合运动,在典型入射波参数范围内,研究了波浪中浮冰的垂荡和纵摇响应。同时,重点探究了波浪冲洗冰体表面现象,及其对浮冰耦合运动的影响,对比分析了有/无波浪冲洗冰体表面时的浮冰运动响应。数值结果表明:低密集度浮冰更容易产生波浪冲洗现象,且波浪冲洗对浮冰运动具有较明显的抑制作用。 展开更多
关键词 冰缘区 浮冰 波浪冲洗 耦合运动
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3D Effects on Vortex-Shedding Flow and Hydrodynamic Coefficients of A Vertically Oscillating Cylinder with A Bottom-Attached Disk
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作者 WANG Quan KOU Yu-feng +1 位作者 zhu ren-qing CHEN Hong 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第4期428-437,共10页
Vortex-shedding flow induced by the vertical oscillation of a cylinder with bottom-attached disks of different diameter ratio Dd/Dc and thickness ratio td/Dc is studied by a 3D (three-dimensional) numerical model de... Vortex-shedding flow induced by the vertical oscillation of a cylinder with bottom-attached disks of different diameter ratio Dd/Dc and thickness ratio td/Dc is studied by a 3D (three-dimensional) numerical model developed in this paper, and compared with the results obtained through 2D (two-dimensional) numerical model. The high-order upwind scheme is applied to stabilize the computation, and convergence is accelerated by the multi-grid method. Qualitative and quantitative analyses of the differences between the 2D and 3D simulation results reveal the 3D effect on the flow field characteristics and hydrodynamic coefficients of the vertically oscillating cylinder with a bottom-attached disk. The 3D effect on the fluid field is mainly reflected in the significance of three vortex-shedding patterns: ωx has a greater effect on the flow fields around the sharp edges relative to the vortices generated in the 2D simulation. In the slice along the axial orientation, the vortex effect of ωy along the radial axis is smaller than that of ωx along the circumferential direction, indicating the radial effect on the velocity more pronounced than the circumferential effect around the sharp edges of the disk. The rotational interaction ωz of the fluid in the horizontal plane during the heave motion is insignificant. Based on the 2D and 3D simulation results, the turning points that separate the increasing regimes of the added mass coefficient and damping ratio are identified. The dependence of the turning point on the diameter ratio Dd/Dc and thickness ratio td/Dc are discussed in detail. 展开更多
关键词 3D effect vortex-shedding pattern added mass coefficient damping ratio vertical oscillation
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波浪中油船水下破舱原油泄漏的力学行为研究
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作者 谢彤 朱仁庆 +1 位作者 孙宝瑞 靖金彭 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期792-807,共16页
基于粘性流体动力学、多相流模型和自由表面运动处理技术(VOF法),建立波浪中矩形液舱油品泄漏的数值计算模型。首先建立静水中静止液舱的二维油品泄漏数值模型,并将计算结果与实验结果进行比较以验证该方法的有效性;其次,基于ANSYS软件... 基于粘性流体动力学、多相流模型和自由表面运动处理技术(VOF法),建立波浪中矩形液舱油品泄漏的数值计算模型。首先建立静水中静止液舱的二维油品泄漏数值模型,并将计算结果与实验结果进行比较以验证该方法的有效性;其次,基于ANSYS软件包含的CFD模块FLUENT,通过自定义函数(UDF)程序,采用速度入口造波法,建立具有造波、消波功能的三维数值波浪水池(NWT);最后建立波浪作用下矩形液舱三维原油泄漏数值模型。数值分析波高和波长对泄漏的影响,结果表明:波高越大泄漏速度及泄漏量越大;不同波长作用情况下,垂荡运动越激烈,底部破孔的油舱泄漏速度及泄漏量越大。通过对比迎浪工况下和随浪工况下破孔处的质量流量和舱内剩余油量,发现迎浪工况漏油更多。 展开更多
关键词 破损油船 油品泄漏 波浪 VOF法 数值模拟
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畸形波作用下的浮式结构水弹性响应分析
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作者 朱仁庆 谢彤 +1 位作者 刘一 苑中排 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期1473-1484,共12页
本文基于时域下CFD-FEM方法,在三维粘性数值水池中建立畸形波浪与弹性浮体相互作用的耦合数值模型。基于JONSWAP波浪谱的组合聚焦模型,采用推板造波方法,模拟数值水池中畸形波波浪的生成。流场区域采用CFD方法求解,得到流场中的速度场... 本文基于时域下CFD-FEM方法,在三维粘性数值水池中建立畸形波浪与弹性浮体相互作用的耦合数值模型。基于JONSWAP波浪谱的组合聚焦模型,采用推板造波方法,模拟数值水池中畸形波波浪的生成。流场区域采用CFD方法求解,得到流场中的速度场与压力场的变化;浮体结构采用FEM方法进行计算,获得结构内各节点的垂向位移变化情况,数值方法可以准确地模拟所期望的畸形波以及分析弹性浮板的水弹性响应。计算结果表明,聚焦波的浪向、聚焦位置和频带宽度对浮板的水弹性响应均有较大影响。 展开更多
关键词 畸形波 超大型浮体 水弹性响应 CFD-FEM 数值波浪水池
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