深水沉船打捞多体系统流载荷计算分析

双驳船抬吊法被越来越多用于大吨位沉船整体打捞,其作为多体系统存在着复杂的水动力特性,尤其在深水中应用尚需进一步研究。本文基于粘流理论,借助CFD软件FINE/Marine对双驳船抬吊法在深水海域整体打捞大吨位沉船作业过程中受到的流载荷进行数值分析,给出沉船不同浸没水深不同方向的流力系数,重点分析了沉船出水后的多体系统流载荷和流场分布情况,研究多体系统的遮蔽效应。相关研究结果对双驳抬吊沉船整体打捞方案设计中的船舶水动力及运动特性分析具有重要的参考价值。

风浪流载荷下大型海上平台拆解装备起重作业数值模拟

文章以从事大型海上平台设施拆解、安装作业的海洋工程起重船为例,研究超大型海洋工程起重船在风浪流载荷下的运动特性,通过频域分析得到船舶在波浪载荷下运动响应幅值,进而进行时域分析,得到风浪流载荷下的起重作业动态参数。结果显示,起重船提升大型海上设施时,风浪流引起的船舶运动和起重机载荷动态变化均小于起重机设计能力,在设计工况下大型起重机的作业可行性得到验证。

航空结构轮胎爆破喷流载荷下的结构损伤分析及试验研究

飞机在飞行中,起落架收起后出现的爆胎是由于先前的轮胎损伤而产生的,在轮胎的外露表面上任何一处都有可能发生。为研究舱内轮胎爆破的喷流载荷对飞机结构的影响,采用了一种可以反映瞬时气流场压力分布的工程拟合法,建立了工程计算模型。利用该计算模型,观察典型大尺寸结构在瞬时喷流载荷下的动力学响应过程,得到了结构损伤。结果表明:爆破点附近结构弹性变形很大,刚度最大的结构(如缘条)是危险部位;舱内轮胎爆破对结构破坏更严酷;该模型的计算结果与试验数据吻合较好,能够正确预测喷流载荷的压力场分布和结构的动态响应过程;该方法为航空结构的抗轮胎爆破冲击设计与损伤分析提供了一种可靠的手段。

基于CFD的海洋工程船舶流载荷特性仿真

采用RANS方法的RNG k-ε湍流模型研究海洋工程船舶的流载荷特性,依据船舶型线图建立仿真模型,并对仿真区域及模型进行混合网格划分。通过改变入口条件及流体参数设定分别计算了不同傅汝德数、不同流攻角及不同流速变化率下船体周围流场及压力场分布。并对3种不同尺度船型分别进行仿真,以期获得一致化流场分布规律。所得结论对于研究船舶流载荷阻力预报、船体型线优化设计及船舶操纵控制有一定指导意义。

基于STAR-CCM+平台和OCIMF方法的FPSO流载荷计算与分析

为保证FPSO提油作业安全进行,研究FPSO流载荷不同计算方法的适用性。以某FPSO为研究对象,采用CATIA平台进行FPSO三维建模,基于CFD软件STAR-CCM+平台,采用标准k-ε湍流模型封闭RANS方程,自由液面采用VOF法进行模拟求得FPSO纵向、横向流载荷系数及偏航力矩系数,并与OCIMF图谱插值及风洞试验值进行比较。结果表明:随着水深吃水比增加,数值模拟结果与OCIMF图谱值和风洞试验值越来越接近;在浅水时,采用VOF模拟自由液面方法与OCIMF图谱值差异较小,与风洞试验值差异较大,证明不同流场介质对流载荷影响显著。

FPSO浅水流载荷实验分析

为了论证该预报流载荷的方法用于FPSO是否合适,采用风洞模型试验方法,针对FPSO深、浅水中的流载荷进行了预报,与OCIMF、API结果进行对比,分析表明,OCIMF规范中统计分析对象为VLCC,与方形系数较大的FPSO船型间存在较大差异,彼此间流载荷也存在较大不同,特别是浅水区域。API规范中流力预报的方法适用于深水区域,对浅水区域流力存在预估值偏小的问题。

两船并靠作业流载荷研究

随着各国海洋装备的快速发展,补给和救援作业成为其中至关重要的环节。在进行补给和救援时,由于遮蔽效应的影响,两船并靠的环境载荷与单船明显不同,会对并靠作业的顺利进行产生影响,因此需要重点考虑受遮蔽影响的环境载荷。文中主要对两船并靠作业的流载荷进行研究,通过软件模拟和公式推算,得出并靠作业两船遮蔽效应下的流载荷。

风浪流载荷下超大型海洋平台拆解船运动特性数值模拟

基于Sesam软件研究风浪流耦合载荷下超大型海洋平台拆解船的运动特性,并重点探讨了举升臂及载荷方向的影响规律。首先,基于HydroD频域分析模块得到波浪载荷下拆解船运动特性;在此基础上,将频域分析得到的拆解船运动传递函数及附加质量等导入Sima时域分析模块,并同时考虑风和流载荷的影响,得到风浪流耦合载荷下拆解船运动特性。数值计算结果表明:安装举升臂后拆解船在波浪载荷下的横荡、横摇及首摇方向上运动幅值会显著增大;举升臂导致船体结构具有不对称性,风浪流载荷从压载箱侧加载时拆解船运动幅值相对较小,为保证作业安全性,应尽量保证载荷从压载箱侧加载。

风浪流载荷下超大型海洋平台双船拆解系统运动特性数值模拟

基于Sesam软件研究超大型海洋平台双船拆解系统在风浪流载荷下的运动特性,重点分析双船拆解系统与单个拆解船在风浪流载荷下运动差异,并给出双船拆解系统运动短期预报。首先通过频域分析得到双船拆解系统和单个拆解船在波浪载荷下运动响应幅值,在此基础上进行时域分析,得到双船拆解系统和单个拆解船在风浪流载荷下的六自由度运动时历曲线。数值模拟结果表明:双船拆解系统由于结构的对称性,在风浪流载荷下的横摇和首摇运动远小于拆解船,横摇和首摇扰动减小后大部分推力可用来修正纵荡和横荡偏移,从而使双船拆解系统在风浪流载荷下六自由度运动均小于单个拆解船;由于双船拆解系统水下部分为双体结构,双船拆解系统对波浪频率变化敏感,作业时不能忽略波浪频率的影响。

非对称半潜式起重平台流载荷数值分析

基于计算流体力学(CFD)软件FINE/MARINE对非对称半潜式起重平台的流载荷进行了研究,完成了流向角0°~360°(间隔15°)共计25种工况下平台流载荷的计算。重点对流载荷随流向角的变化规律、载荷系数及平台附近流场分布等特性进行了研究。结果表明,在来流速度相同的情况下,流向角变化对平台周围流场分布有较大影响,60°流向角时平台的流载荷最大。通过平台在自由面上的流场分布,可以分析流载荷的变化规律。

基于载荷流的高速烟支切割系统结构减振方法

目的为解决独立驱动烟支切割装置高速作业时振动过大的难题,开展系统模态分析与结构减振研究。方法建立烟支切割系统数字模型,开展有限元模态分析,提取前5阶固有频率和振型,研究模态对烟支切割性能的影响规律。设计烟支切割系统模态试验,验证计算模态的可靠性,最后提出基于载荷流的加强筋优化设计方法,实现结构减振。结果有限元仿真计算各阶模态频率与试验模态各阶频率误差在5%以内,而改进后的烟支切割系统一阶固有频率提高了14%,有效避开了刀盘激励频率范围。结论原高速烟支切割装置作业时振动过大的主要原因是一阶固有频率在刀盘激励频率范围内,发生了共振。改进后的烟支切割系统刀盘激励频率有效避开了共振区间,烟支生产质量可得到提高,为高速烟支切割系统结构减振设计提供了技术支撑。

船舶风载荷和流载荷数值模拟计算方法研究

船舶在航行或定位过程中不仅会受到波浪力的作用,还会承受其他环境载荷的影响,包括风载荷和流载荷的影响,因此准确模拟船舶运动等方面时,不可忽略风载荷和流载荷的作用。该文对环境载荷的评估是基于求解数值方程的方法展开研究,方程采用目前应用较广的雷诺平均方程,结合S k-湍流模型封闭方程。数值计算方法对风载荷和流载荷的模拟效果分别采用某铺缆船和某钻井船这两种特殊作业船型进行了结果验证,计算给出的水平面内力/力矩系数与试验结果的比对吻合较好,这表明该方法能较好地模拟船体所承受的风载荷和流载荷,验证了数值计算方法的可靠性。

漂浮式光伏电站漂浮方阵流载荷数值计算研究

漂浮式光伏电站具有组件多和规模大的特点,对其流载荷的评估尚未有成熟方法。该文首先以风洞试验对缩尺的部分模型方阵风载荷的CFD计算进行精度验证,然后对170 m×170 m三维漂浮方阵在不同来流角度下所受流载荷进行了计算和分析,获得了流载荷的分布规律。结合典型工况下流载荷CFD的3D计算结果,验证了该文提出的2.5D方法模拟3D计算的合理性。大型漂浮方阵的流载荷研究可先计算2.5D流载荷,再通过3D计算得到的载荷分布规律推算出整个方阵的流载荷。在0.5 m/s流速以上,无量纲的流载荷系数与流速基本无关。

船舶流载荷的CFD数值计算

以200KDWT油船为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟了压载载况下,油船受到不同方向的海流时的粘性紊流场,获得了纵向流载荷、横向流载荷、回转力矩以及船体表面的压力和速度分布。由数值计算结果与国外的试验结果比较可知,两者吻合较好,验证了数值计算方法的合理性,丰富了流载荷的预报方法。重点分析了流载荷随流向角的变化规律和大角度横向流下的紊流场现象。

流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

研究流-固冲击载荷作用下的圆柱薄壳动力屈曲问题。运动方程采用Karman-Donnell运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法对Karman-Donnell运动方程进行求解。结果表明:均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。

流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲研究

基于应力波理论,对轴向流-固冲击载荷作用下的直杆进行了研究,根据能量转换率守恒条件导出了求解直杆动力学平衡方程的波前附加约束条件,给出了一种定量求解流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲问题的半解析半数值方法。用差分法定量求解了直杆临界屈曲长度、动力特征参数和屈曲模态,分析了流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲的规律,分析结果表明:载荷幅值和载荷持续时间对临界屈曲长度和屈曲模态具有重要影响。

基于变化载荷下孔口出流的扭矩缓慢输出装置

扭矩缓慢输出装置通过齿轮齿条以及压簧良好的储能特性产生扭矩,通过液压缸、单向阀和流量阀的组合应用,实现扭矩的缓慢输出。针对液压缸非恒定出流缺少变化载荷下的计算公式,无法进行量化分析,建立了受变化载荷下的孔口非恒定出流的流速和流量的数学模型,得到了扭矩缓慢输出的时间。经过理论分析和实验验证可以将大扭矩缓慢输出,验证了建立的数学模型的正确性。该装置具有结构简单、传动效率高、输出扭矩大等特点,同时可以有效地防止其在零件失效的情况下因扭矩快速输出造成危害。

基于载荷流分析的大型精密机床基础大件高刚度设计

对大型精密机床基础大件静刚度考核方法进行介绍,分析了机床典型基础大件受力特征,阐述了提高机床基础大件静刚度的设计思路,提出一种基于载荷流分析的大型精密机床基础大件高刚度设计方法及流程,并结合公司新开发的4 m大型高精度数控成形砂轮磨齿机进行分析验证,证明了方法的可行性及优越性。

船舶出坞环境载荷计算与分析

通过分析不同船坞的布置形式以及船舶出坞时船坞的地理位置、气象和水文情况 ,确定计算船舶出坞的数学模型 ,并以 17.5万 t散货船为例编程计算船舶出坞时所受到的环境外载荷 ,根据船舶出坞时可能受到的最大环境外载荷确定船舶出坞方案和出坞时推拖船数量和布置情况 .

飞机轮胎爆破喷流模式下管路的强度计算方法

飞机起落架作为飞机唯一的支撑结构,是不可或缺的飞机部件,而轮胎作为飞机起落架的重要部件,在飞机起飞、降落到滑跑过程中承受着巨大的冲击力和摩擦力,从而可能导致轮胎爆破的事故发生,也可能引起轮胎的空气喷流效应,导致其空气喷流效应影响范围内的液压管路破坏。而液压管路的破坏将会导致飞机液压能源系统和与之相关联的液压设备非正常工作,进而威胁飞机的飞行安全。在进行喷流模式下的液压管路的强度计算时,由于该模式下轮胎爆破产生的喷流是瞬间的、巨大的,因此计算其喷流载荷是非常困难的。针对该模式下提出一种喷流载荷拟合方法,并将拟合后的载荷加载到管路的有限元模型中,从而计算出液压管路的强度,为轮胎爆破下喷流模式的液压管路计算提供了工程实用的方法。