考虑定常兴波影响的辐射问题去奇Rankine源方法数值计算

随着中高速船舶在海洋资源开发中的广泛应用,航速对船舶在波浪中摇荡运动的影响受到重视。基于势流理论,采用非均匀有理B样条(NURBS)表达物面,应用去奇Rankine源方法求解流场速度势;推导了兴波问题的二阶近似非线性自由面边界条件,以及考虑二阶近似非线性兴波影响的辐射速度势的线性自由面和物面边界条件。首先数值计算了Wigley船型的近似非线性兴波问题,将计算的线性和非线性兴波阻力系数与文献结果做了比较,然后数值计算了计及线性定常兴波影响的下潜圆球有航速辐射问题,将计算的附加质量和阻尼系数与文献结果比较,计算结果与文献结果吻合程度较好,验证了数值计算方法的有效性。

基于Rankine源方法的高速船舶波浪载荷计算

高速船舶具有良好的机动性,与陆上环境相比,水上环境复杂,安全管理及环境保护都有特殊性,加强高速船舶波浪载荷计算,维系船舶的正常运行显得尤为重要。本文基于Rankine源方法,对高速船舶的波浪载荷进行相关计算,提升算法优势,进而提高水上客运及水上娱乐的安全性。

腹板嵌入式钢-混凝土组合梁施工阶段受力性能研究

腹板嵌入式组合梁是一种经济适用的新型组合梁。它由无上翼缘的倒T形钢梁和混凝土翼板组合而成。其组合作用是靠倒T形钢梁腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板中形成抗剪连接而实现的。由于钢梁无上翼缘,其侧向稳定性较差,不利于承受施工阶段的荷载。对腹板嵌入式组合梁的施工阶段钢梁的整体稳定性能进行研究。首先结合倒T形钢梁的稳定性能,提出在下翼缘设置垫块的施工方法。其次考虑施工荷载的随机性进行单侧和双侧加载时的理论分析。钢梁双侧受力时,可由弹性稳定理论推导出整体稳定弯矩。钢梁单侧受力时,可以分解成对称受力和反对称受力的情况,分别求出其极限承载力,再按RANKINE法则得到最终承载力。为模拟实际受力状态,进行4根倒T形截面钢梁的试验和有限元分析,研究其受力与变形的关系,确定其极限承载力,并进行误差分析。最后进行试验、有限元分析和理论分析的结果比较,验证理论计算公式的合理性。

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。