火灾下铝合金艇体结构热力耦合响应研究

为了开展气垫船的铝合金艇体结构在火灾高温作用场下的甲板结构热力耦合响应研究,基于大涡模拟方法FDS(Fire Dynamic Solution)构建艇体火灾场景模型,获取热释放功率不同的油池火灾下的高温作用场特性,获得结构表面的单位热通量数据并通过自编温度载荷映射程序并采用顺序热力耦合计算方法开展火灾场景下铝合金结构热力耦合响应的研究,分析火灾下艇体的甲板结构的失效模式与舱段的极限承载能力变化,为后续船体的铝合金结构轻量化设计与抗火设计方案提供技术依据。

基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。

波浪载荷作用下结构动态响应分析方法研究

开展船舶结构直接计算时,传统的准静态分析方法仅对瞬时载荷作用下船体结构强度进行计算。但在实际运营过程中,船舶结构在静水弯矩和波浪弯矩的共同作用下,不断经历中拱中垂的周期性变化,仅通过准静态评估方法不能全面地反映船体结构真实状态,所以对动态载荷作用下结构响应分析方法开展研究是十分必要的。论文针对动态结构响应计算中时历水动压力传递及加载问题,开发一种考虑水动力模型网格与目标邮轮湿表面外壳有限元网格间的尺寸关系、水动力计算坐标系与建模坐标系对应关系、水动力网格坐标随六自由度运动的变化及网格坐标空间位置关系,并采用三角形面积插值方法实现动态水动压力传递的算法,同时对ABAQUS二次开发实现水动压力精确加载。