模拟仿真技术在船舶推进装置中的应用

模拟仿真技术已被广泛应用于船舶动力装置的仿真。本文就它在船舶推进装置中的应用，详细地介绍了推进系统自动控制的动态仿真和推进系统三维实体建模及运动、动力仿真。     

基于船舶操纵模拟器的船舶通航安全评估

简要论述通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题,并运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对天津港南-泊位30万吨油轮减载的航行安全问题进行仿真模拟,对仿真结果进行分析评价.     

计算机多媒体技术在船舶实体三维仿真中的应用

仿真技术给船舶航行带来了极大的便利,因此将计算机多媒体技术应用到船舶实体三维仿真中,通过仿真设计建造船舶模型、航行场景。该技术通过计算不同的船舶实体运动参数,建立船舶实体三维仿真模型,通过创建仿真场景,对船舶的航迹进行跟踪控制。实验结果表明,在4组复杂程度不同的仿真场景中,计算机多媒体技术能够控制船舶模型的航线安全。可见计算机多媒体技术,适用于船舶的三维仿真工作。     

船舶机舱虚拟现实仿真系统

提出并实现基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统.给出应用于船舶轮机仿真的虚拟立体视觉图象生成算法,研究了使用立体眼镜和立体头盔视觉设备的虚拟现实系统的实现.讨论了虚拟机舱漫游、虚拟船舶驾驶台和虚拟集控室等船舶仿真系统.     

船舶修理企业能力评估仿真系统研究

为提高船舶修理企业抗风险能力,构建了船舶修理企业修理能力评估仿真系统。系统以高级体系结构(High Level Architecture,HLA)为基本框架,将参与评估仿真的实体设计为智能仿真主体,依据船舶修理企业实际修理计划调度过程,建立了系统仿真流程,然后设计了一个适用于HLA框架的仿真Agent模板,并以此为基础完成了系统中Agent组织的实例化。仿真实例结果表明,系统能对企业修理能力进行较好的评估,为企业决策提供重要支持。     

船舶辅机钣金件CAD／CAM集成系统

船舶辅机钣金件ＣＡＤ／ＣＡＭ集成系统是针对步型船舶辅机厂开发研究的、系统由优化排样，数控程序生成及数控程序仿真等三部分组成。利用工在于“广义矩形包络”的动态启发式优化排亲得到ＣＡＭ所需的排样图形数据并自动生成ＮＣ加工程序。生成的ＮＣ程序可利用仿真程序进行校核。     

引江济淮工程(安徽段)连续反弯段船舶仿真操纵模拟试验研究

文章通过建立引江济淮工程(安徽段)连续反弯段G3京台高速段仿真模型,运用船舶仿真操作模拟器和船舶航迹带生成系统进行仿真模拟,分析设计船型在连续反弯段的航行条件,提出船舶操纵要领和通航管理措施方案。     

基于ANSYS的高精度管路系统抗冲击仿真方法及试验验证

针对船舶管路系统抗冲击性能仿真方法精度不足的问题,研究用于舰船管路系统的高精度抗冲击仿真方法。采用ANSYS有限元实体建模技术、冲击时域分析法对空间管路系统抗冲击性能进行研究,搭建管路系统抗冲击试验平台,对不同冲击载荷下管路系统的抗冲击性能进行试验验证,最后以舰艇典型管路系统为算例,研究三向冲击载荷作用下舰船管路的抗冲击性能。研究给出了基于接触单元、弹性约束、实体附件单元等高精确的管路建模技术,提出了船舶管路抗冲击时域仿真流程。研究表明,采用时域分析法和实体建模技术满足抗冲击仿真高精度的要求,舰船空间管路系统的横向抗冲击性能较差,法兰、直角弯管处、连接支管处等部位为管路系统薄弱结构。根据仿真结果,文章还提出了一系列用于工程实践的管路优化布置方法。     

面向船舶产品的装配工艺仿真技术

在分析船舶装配需求的基础上,研究动态装配过程自动生成技术和交互式装配操作技术相结合的船舶装配工艺快速仿真验证和优化方法,以此为基础开发船舶装配工艺仿真原型系统,并以散货船总段装配过程为例进行验证。结果表明了系统的有效性,为缩短船舶装配工艺方案验证时间和提高船舶建造效率提供了可行的途径。     

浅水域中船舶的操纵运动仿真研究

研究船舶在浅水中的操纵与控制是船舶航行安全的一项重要课题。根据势流理论，以某型船舶为仿真实体，进行仿真建模，通过对船体进行网格划分，基于不同船体网格模型进行浅水域的操纵性计算。研究结果反映出该型船舶在浅水域的操纵特性，为该型船舶在浅水域的操纵提供科学依据，同时对其它船型的操纵性研究具有一定的借鉴意义。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合发电建模仿真研究

设计一种固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机的联合发电系统,并对其进行建模仿真及性能研究.基于Matlab/Simulink仿真软件,采用模块化建模方法,再以拓扑结构连接各个子系统模型,搭建SOFC-MGT联合发电系统模型.仿真结果表明:模型满足仿真要求,系统具有较高的发电效率.在变工况,尤其是高背压条件下,该系统不能稳定工作,必须附加水处理系统才能保证该系统良好运行.     

某高速公路岔道口桥梁有限元分析及配筋研究

结合某高速公路岔道口桥梁的实际情况,应用大型有限元MIDAS软件建立岔道口桥梁的梁格空间模型对岔道口受力进行仿真分析,并运用ANSYS软件建立实体模型与梁格模型在自重情况下的结果进行对比,根据应力分布特点对结构进行配筋研究,取得了传统平面计算无法获得的结果。     

脉冲负载下高弹联轴器瞬态特性分析

以应用于脉冲柴油机发电机组中的高弹联轴器为研究对象,采用CATIA建立高弹联轴器的精确三维模型,利用Hyper Mesh对模型进行有限元网格划分,再导入到ANSYS进行校核分析,通过有限元方法仿真分析高弹联轴器的瞬态动态特性,并校核该高弹联轴器在机组工作中的轴向位移、径向位移及扭转角度。     

基于有限元分析和动力学仿真的曲轴疲劳寿命计算

基于某型十二缸内燃机曲轴的有限元模型,建立了包括曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的三维实体动力学仿真模型,并考虑惯性力、气缸压力和相邻拐的影响.通过曲轴刚柔混合动力学仿真,计算了标准工况下曲轴的载荷历程曲线及最大应力,并利用全寿命方法(S-N法)得出了该曲轴的疲劳寿命.在此基础上,对内燃机负荷与曲轴疲劳寿命关系进行了分析,表明内燃机负荷对曲轴疲劳寿命有显著的影响.     

基于流固耦合的某船用低速柴油机活塞温度场分析

针对某研发新型船用柴油机,建立其活塞固体域和流体域模型,运用有限元软件ABAQUS和流体动力学软件START-CCM+进行联合仿真,得到其活塞耦合面对流换热系数和温度场分布。活塞最高温度538K左右,活塞第一环区及环区附近区域大部分温度439K在左右,活塞环区及活塞内部冷却腔大部分温度处于340K~439K范围以内,最后与现有对标机型进行对比,得到仿真计算所得活塞温度分布与对标机型温度场实测值基本一致,活塞温度场仿真计算结果基本符合实际。     

关于圆柱绕流水动力特性的大涡数值模拟研究

基于有限体积法建立描述不可压缩粘性流体三维运动的数学模型,引入浸入边界法的无滑移固定壁边界条件和大涡数值模拟的Smagorinsky．Lilly亚格子模型,针对层流（Re=100）和湍流（Re=3900）状态下的圆柱绕流流场进行数值模拟研究,验证结果表明该方法能较有效模拟非定常圆柱绕流流场的形态。在层流状态下圆柱体下游存在形态清晰的卡门涡街结构且无明显的掺混现象;在Re=3900的湍流状态下圆柱下游的掺混现象显著增强,圆柱下游约1．0D处的脉动强度达到最大值。     

Numerical investigation of turbulence near a sheared air–water interface. Part 1: Turbulence statistics beneath a flat water surface sheared by wind

Direct numerical simulation (DNS) and large eddy simulation (LES) of turbulent shear flow beneath a flat water surface with imposed wind shear stress are presented. The results of DNS indicate that there are clear differences, and also similarities, between wind-driven flow and the flow near a solid wall. The qualitative structures of turbulence are similar in both types of flow. Low-speed streaks are also present in wind-driven flow. On the other hand, profiles of the mean velocity and turbulence intensities in wind-driven flow are significantly different from those in flow near a solid wall. The differences are attributed to the lack of a viscous sublayer, and to the boundary condition which allows fluctuations of the tangential velocity components at the boundary. LES of the same flow was also carried out to evaluate subgrid-scale models. It was shown that the features of the flow observed in DNS are well simulated by all models tested, and that the discrepancies between DNS and LES with the dynamic mixed model are very small. Received: August 17, 2000 / Accepted: December 22, 2000     

压载水旋流预处理单元的优化设计与数值模拟

压载水管理公约 D2对压载水中颗粒物粒径范围及含量做出了明确规定。为满足此规定,水力旋流器逐步开始应用于船舶压载水处理系统中。为了提高水力旋流器的分离效率,通过改变水力旋流器的入口结构对水力旋流器进行优化,即将入口结构设计为阿基米德螺线形入口来增加流体转动速度,降低能量消耗,从而提高分离效率。应用 Fluent软件,结合雷诺应力模型（RSM）和混合多相流（Mixture）分析方法,对优化前、后的水力旋流器进行固-液两相流数值模拟。模拟内容包括水力旋流器内的速度分布、固相体积分数分布以及分离效率等。通过对比2种模型的模拟结果,说明优化的水力旋流器内部的流场速度以及分离效率均有一定的提高,达到了优化目的。     

轻质夹芯复合材料结构强度评估方法研究

由于具有高强度、高模量、重量轻、耐腐蚀的优良特点,复合材料在船舶上的应用逐渐成为研究热点.目前可查阅的关于船体复合材料结构强度校核的文献很罕见以及各种规范对船体复合材料结构强度校核尚未给出明确的说明.与各向同性材料的强度评估方法相比,复合材料强度评估有很大的不同.本文基于试验结果,分别采用壳单元、实体-壳单元和实体单元模型对复合材料结构进行数值分析,确定用于轻质夹芯复合材料结构强度评估的合理有限元模型.基于渐进损伤分析理论,采用Tsai-Wu失效准则和突降退化模型,对轻质夹芯复合材料的极限强度进行评估.结果表明:计及结果精确性与计算成本,可用壳单元模型分析复合材料结构的应力-应变分布;渐进损伤分析方法结合材料退化模型不仅有效地对复合材料结构的极限强度进行预测,同时还能判断材料的失效模式.