基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法

现有船舶舱内管路布局优化算法由于应用技术的缺陷,存在着算法收敛代数多、算法收敛时间长的问题,无法满足目前船舶舱内管路布局的需求,故提出基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法研究。为了简化船舶舱内管路布局优化问题,对管路布局要素进行数学抽象,通过数学形式表示管路布局要素,以此为基础,依据人机合作与多蚁群进化算法构建管路布局优化模型,确定人工个体加入时机,制定管路布局优化算法流程,即可实现船舶舱内管路布局的优化。实验数据表明,与现有算法相比较,提出算法收敛代数较少、收敛时间较短,证实提出算法应用性能更好,可以获得更好的管路布局优化效果。     

液货船液货舱透气系统的设计

针对液货舱内的压力或真空超过设计限度会导致船舶结构的损伤或变形问题,对液货船透气系统的基本型式、管路布置、透气管管径计算和阻力装置等方面进行分析,并提出根据液货船运载货品闪点以及蒸发气特点的要求设计透气系统的思路,以保证液货舱结构的安全。     

耙吸挖泥船环保阀溢流效果试验与数值分析

通过计算流体动力学数值模拟与模型试验相结合的方式，对耙吸挖泥船环保阀减少空气进入溢流筒的机理和作用进行相关研究。将模型试验与数值模拟的结果进行对比，验证气液两相流数值模型的准确性。进行不同进口流量、不同环保阀角度时的计算，获得进口流量、泥舱内液面高度、环保阀角度之间的相关性数学描述，据此建立环保阀的控制策略。建立叠加式溢流筒的数值模型，分析其在减少溢流上的效果。     

舰船舱室水雾抑爆技术研究进展

在现代海战中,导弹穿舱内爆将对舰船造成严重毁伤,水雾抑爆技术可以有效衰减爆炸威力,成为一种新型的防护技术。本文综述水雾抑爆防护技术研究现状,分析气液两相混合介质中冲击波传播过程,液滴在该过程中发生的破碎、蒸发气化现象及气液两相混合介质对爆炸威力的衰减,简要介绍水雾抑爆系统在国外舰船的使用,从水雾抑爆的理论和实验研究、数值模拟研究及应用上提出发展水雾抑爆技术目前存在的难点并指出接下来应在大模型实验、抑爆机理、双流体模型及多机构合作方面开展工作。     

基于VOF法的半球-圆柱体液舱晃荡数值模拟

利用三维建模软件建立了纵荡激励下半球-圆柱体液舱内粘性液体晃荡的数值模型,利用计算流体动力学软件对不同工况下的液体晃荡进行了数值模拟,得到了液体对各监测点的作用力和液舱模型的一阶固有振动周期,分析了不同装载率、不同激励幅值、不同激励频率对液舱内液体晃荡的影响。     

液舱内三维液体非线性晃荡的数值模拟

晃荡是一种非常复杂的非线性液体流动现象,载液船舶的晃荡问题颇受关注,因为在外界的激励下液舱内会产生剧烈的晃荡现象,巨大的晃荡冲击力会造成结构的破坏.文中建立了三维晃荡数学模型及数值计算模型,借助处理自由表面的VOF(volume of fluid)方法对液舱内液体晃荡的自由表面进行追踪,编制程序实现了液舱内三维液体非线性晃荡的数值模拟,并就三维刚性液舱内粘性液体的自由晃荡和强迫晃荡做了分析,讨论了液体不同粘性系数对晃荡的影响.模拟结果证明了三维晃荡理论的可行性.     

二维矩形弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究

阐述ADINA数学模型及相关数值方法,以二维矩形刚性液舱模型为例模拟液体晃荡,将所得的结果与解析解进行比较,验证该模型的有效性;通过数值模拟,研究二维矩形弹性液舱内的液体晃荡,分析不同刚度、不同频率对液体晃荡自由液面波高运动的影响。     

Experimental Study and Numerical Simulation of Sloshing in VLGC Tanks with Internal Structures

文章对VLGC液舱模型内的晃荡做了数值及试验研究.装在液舱不同位置的5个压力传感器用于测量纵摇情况下晃荡对舱壁的冲击压力.同时建立了计算流体动力学的模型来模拟舱内的晃荡,采用基于RANS控制方程的标准资-着湍流模型,其中VOF法用于追踪自由表面,动网格技术用于更新计算网格.通过与试验压力时间历程的比较,验证了数值方法的有效性;数值研究了没有内部结构及有内部结构情况下的液舱模型,并且讨论了强肋框、水平桁及制荡舱壁对于压力及液舱内液体固有频率的影响.     

三维弹性液舱晃荡数值模拟

文章建立了弹性液舱晃荡的数值计算方法。结构域采用有限元法进行离散,流体域的控制方程则采用有限体积法进行数值离散,结构域和流体域之间通过ALE法实现耦合。文中以31.6万吨VLCC实船的液舱简化模型为研究对象,基于MSC.Dytran对液舱内的晃荡载荷以及与弹性液舱的耦合作用进行了计算。首先将舱壁刚化,晃荡载荷与其它CFD计算结果进行比对,验证了计算方法的可行性及正确性。然后在此方法的基础上,模拟了三维弹性液舱内液体的晃荡,以研究外界激励、装载率等参数变化对晃荡载荷与响应的影响,揭示了弹性液舱内液体的晃荡特性。     

LNG船液舱晃荡数值模拟

为了研究船的液舱晃荡问题,基于CFD软件Fluent,计算、分析了LNG实船液舱内液体的三维晃荡特性.首先通过与试验数据的比较,验证了三维数值模型的正确性,分析了网格等要素对监测壁面压力的影响.其次通过数值模拟,分析了舱长变化对液体晃荡的影响,说明了三维研究的必要性.最后对LNG船的液舱晃荡进行了三维数值模拟.结果表明,数值计算模型可行,能准确揭示晃荡中的各种现象.     

油船液货舱透气系统动力学有限元分析

针对油船液货舱透气系统动力学通用计算方法存在的局限性,在现有船舶规范允许的范围内,提出采用气体大压差流动理论与管网有限元方法相结合的新计算方法,并以实例展示了该算法在透气系统设计和液货操作上的应用价值.     

一种用于特殊管路环境的粉尘采样系统

粉尘采样系统是环保部门和厂矿企业用于测定气体中含尘浓度的一种重要手段。本文根据国家相关标准设计出一种适用于高温高压高湿管路环境的采样系统,本系统根据实际管路环境的需要进行了改进,包括采样头、冷凝器、耐压储水罐以及质量流量控制器等设备。其耐压耐温,可分析管路中的水蒸气含量,并且可以对高浓度的粉尘含量进行分析,具有操作简便,易于控制,结果准确等优点。     

基于镜像SPH的三维容器液体晃荡研究

基于SPH方法对液体在三维矩形容器中的非线性晃荡问题进行了数值模拟研究。采用镜像粒子边界建立三维模型,成功解决传统SPH方法在容器壁产生缝隙的问题。对横荡和横摇两种容器运动形式进行数值模拟,在液面时间历程、不同时刻液体形态、点压强以及液体晃荡作用力等方面与其他学者的实验研究结果和数值计算结果进行对比验证,表明此三维模型的正确性。     

液压系统乳化时管路边界层与系统参数的关系

为了在船舶液压系统发生乳化故障时诊断系统状况,研究液压系统管路边界层与其系统参数的关系。以锚机液压泵出口管路为研究对象,设计4种不同乳化污染程度的液压管路流动方案,运用Fluent对模型内部的流场进行模拟分析,并利用CFD(computational fluid dynamics)后处理软件对流动模型的数据进行提取,根据第二相体积分数云图来提取的管道内水团处的数据,比较管路边界层与液压系统状态参数之间的关系。研究表明：管道近壁面区域的速度梯度的突变值的最大值与含水量呈正比关系;在同一位置上,管道边界层的压力梯度绝对值的最大值与液压系统的乳化污染程度参数呈正比关系。通过对液压系统的乳化故障进行定性分析,将为液压系统状态监测和故障分析提供依据。     

基于流固耦合的线性充液卡箍管路振动研究

充液管路液压系统广泛应用于舰船、车床、制冷等大型运输系统上,由于管子的振动效果是充液流动情况所致,对其研究需要借助于流固耦合理论。本文针对线性充液管路,在有限元理论的基础上建立振动的流固耦合模型,研究对称布局限制下的管路振动模态及 Von Misses 应力分布情况,重点分析充液管路长度对压力波动的影响。结果表明：卡箍设置处能够明显减弱振幅,越远离卡箍设置处振动效果越明显,共振情况随着振动频率的增加明显得到加强;应力最大点只要布局在管子内部。压力变化是液压作用的宏观表现,波动的曲线反应出充液过程是一个复杂的作用过程,尽量选择布置长度较短的充液管路。     

艇体变形对轴系校中的影响

艇体变形是影响轴系校中质量的重要因素,以深水潜器为研究对象,通过建立潜器的三维有限元模型,提出利用弹簧约束调节潜器重力与浮力平衡的方法,分析潜器处于正浮状态时,在重力、浮力和静水压力作用下的艇体变形,得出潜器轴系各个轴承的位移数据,并分析轴承位移造成的轴承负荷变化。为艇体变形影响下的潜器轴系校中提供依据。分析结果表明：耐压艇体内的轴承位移要小于耐压艇体外,支撑轴承的艇体结构的差异会导致轴承位移大小的不同,从而导致各个轴承负荷变化也不一样,艇内液舱的不对称布置会导致位于该液舱上轴承产生较大的横向位移和横向轴承负荷。     

液舱内大幅晃荡引起的压强预报

本文基于流体体积(VOF)法就部分装载液体的液舱内的晃荡压强进行了二维数值计算.为了模拟大幅晃荡引起的冲击压强,重点对数值计算较为敏感的速度边界条件进行了数值处理.通过对某一矩形液舱内的液体晃荡的计算,得到了自由表面位置和压强的时间历经曲线.计算结果同实验值的比较显示:本方法可以用于计算预报大幅晃荡引起的载荷.     

基于CFD的潜艇高压气吹除主压载水舱系统模拟

高压气吹除主压载水舱是潜艇舱室进水情况下最有效的应急挽回手段之一.由于高压气吹除时压载水舱中剧烈的气液混合流动,导致建立的理论模型有一定局限性.本文通过CFD中两相流VOF模型对高压气吹除压载水舱的动态过程进行仿真,分析吹除过程中压载水舱中气-液混合现象、压力变化情况及压载水舱排水速率等特点,以验证高压气吹除压载水舱的理论模型.     

采用耦合有限元、边界元方法的矩形储液舱中液体晃荡数值仿真(英文)

Sloshing of liquid can increase the dynamic pressure on the storage sidewalls and bottom in tanker ships and LNG careers. Different geometric shapes were suggested for storage tank to minimize the sloshing pressure on tank perimeter. In this research, a numerical code was developed to model liquid sloshing in a rectangular partially filled tank. Assuming the fluid to be inviscid, Laplace equation and nonlinear free surface boundary conditions are solved using coupled FEM-BEM. The code performance for sloshing modeling is validated against available data. To minimize the sloshing pressure on tank perimeter, rectangular tanks with specific volumes and different aspect ratios were investigated and the best aspect ratios were suggested. The results showed that the rectangular tank with suggested aspect ratios, not only has a maximum surrounded tank volume to the constant available volume, but also reduces the sloshing pressure efficiently.     

飞机环控系统蝶形阀气动噪声特性及影响因素

为研究飞机环控系统管路蝶形阀气动噪声特性及影响因素,采用CFD软件与专业声学分析软件进行联合仿真,对气体流经阀门时的流场进行瞬态分析,将所得流场数据导入专业声学软件LMS Virtual.Lab,生成气动噪声声源,并建立气动噪声模型。分析结果表明:气体流过蝶形阀后产生较强烈的涡流扰动,导致管路和阀门壁面产生脉动压力,从而辐射气动噪声;蝶形阀气动噪声声压级频谱较宽,无明显主频率;阀门开度和气体流速会显著影响气动噪声声压级,在系统设计中应避免阀门长时间在低开度下工作。