在舰船的结构强度设计中,耦合入水砰击荷载受到很大的重视。采用计算流体动力学-有限元法(computational fluid dynamics-finite element method,CFD-FEM)双向耦合数值方法,研究重力作用下弹性楔形体于不同流场环境下入水时的流固耦合...在舰船的结构强度设计中,耦合入水砰击荷载受到很大的重视。采用计算流体动力学-有限元法(computational fluid dynamics-finite element method,CFD-FEM)双向耦合数值方法,研究重力作用下弹性楔形体于不同流场环境下入水时的流固耦合问题。首先,以静水中楔形体砰击为例,将其仿真结果与试验进行对比验证该耦合方法的准确性;而后,分析了不同入水速度和底部斜升角的弹性楔形体在静水、流和波浪等不同流场环境中入水时所受砰击荷载以及结构响应和流场的变化。结果表明:静水中楔形体入水砰击与模型试验结果相吻合,证明该数值模拟具有可靠性和可行性;均匀流作用下楔形体入水时由于结构物对来流产生壁面反射,导致楔形体附近在靠近来流侧与远离来流侧流速不同从而产生压力差,楔形体底部向来流方向偏移,不同波浪位置下入水时,模型在波浪速度向上的平衡位置,因波浪与楔形体的相对冲击速度增加,所产生的砰击荷载比静水中大,高应力区主要集中在楔形体底部及焊缝位置。研究结果对舰船结构设计以及入水砰击研究提供了指导依据。展开更多
当前,高坝通航中采用的中间渠道和串通各大水系的运河渠道设计尚无统一标准,船舶在渠道内的航行与开敞水域相比具有显著差异。以内河I级航道3000吨级散货船代表船型为研究对象,采用三维流固耦合数值模拟与循环水槽船模阻力试验验证相结...当前,高坝通航中采用的中间渠道和串通各大水系的运河渠道设计尚无统一标准,船舶在渠道内的航行与开敞水域相比具有显著差异。以内河I级航道3000吨级散货船代表船型为研究对象,采用三维流固耦合数值模拟与循环水槽船模阻力试验验证相结合的方法,研究静水条件下,船舶于2倍船宽渠道内,h/T(水深吃水比)=1.2、1.3、1.5、2.0、2.5,航速从1.0~3.0 m/s,步长0.5 m/s组合工况下,浅水效应对船舶航行参数的影响。研究结果表明:当h/T<1.5倍,航速>2.0 m s时,船舶首尾水位差显著增加,水面比降增大,纵向受力明显增大,造成船舶航行总阻力增大。此外,随着航速增加,造成船周流速增大,船周水位和静水压力降低,船尾静水压力低于船首区域,船舶下沉和纵倾程度加剧,最终导致船舶总阻力进一步增大。研究成果可为中间渠道或运河渠道水深设计及船舶安全航速确定提供重要参考。展开更多
文摘在舰船的结构强度设计中,耦合入水砰击荷载受到很大的重视。采用计算流体动力学-有限元法(computational fluid dynamics-finite element method,CFD-FEM)双向耦合数值方法,研究重力作用下弹性楔形体于不同流场环境下入水时的流固耦合问题。首先,以静水中楔形体砰击为例,将其仿真结果与试验进行对比验证该耦合方法的准确性;而后,分析了不同入水速度和底部斜升角的弹性楔形体在静水、流和波浪等不同流场环境中入水时所受砰击荷载以及结构响应和流场的变化。结果表明:静水中楔形体入水砰击与模型试验结果相吻合,证明该数值模拟具有可靠性和可行性;均匀流作用下楔形体入水时由于结构物对来流产生壁面反射,导致楔形体附近在靠近来流侧与远离来流侧流速不同从而产生压力差,楔形体底部向来流方向偏移,不同波浪位置下入水时,模型在波浪速度向上的平衡位置,因波浪与楔形体的相对冲击速度增加,所产生的砰击荷载比静水中大,高应力区主要集中在楔形体底部及焊缝位置。研究结果对舰船结构设计以及入水砰击研究提供了指导依据。
文摘当前,高坝通航中采用的中间渠道和串通各大水系的运河渠道设计尚无统一标准,船舶在渠道内的航行与开敞水域相比具有显著差异。以内河I级航道3000吨级散货船代表船型为研究对象,采用三维流固耦合数值模拟与循环水槽船模阻力试验验证相结合的方法,研究静水条件下,船舶于2倍船宽渠道内,h/T(水深吃水比)=1.2、1.3、1.5、2.0、2.5,航速从1.0~3.0 m/s,步长0.5 m/s组合工况下,浅水效应对船舶航行参数的影响。研究结果表明:当h/T<1.5倍,航速>2.0 m s时,船舶首尾水位差显著增加,水面比降增大,纵向受力明显增大,造成船舶航行总阻力增大。此外,随着航速增加,造成船周流速增大,船周水位和静水压力降低,船尾静水压力低于船首区域,船舶下沉和纵倾程度加剧,最终导致船舶总阻力进一步增大。研究成果可为中间渠道或运河渠道水深设计及船舶安全航速确定提供重要参考。
