螺旋桨的流固耦合动力分析

采用２０节点三维等参元离散系统，在结构表现上布置源汇，应用Ｇｒｅｅｎ函数的边界积分法计算流体－结构的相互影响，用湿模态法对螺旋桨在水中的动力特性进行了计算；比试验验证表明，计算结果与试验结果吻合良好。     

应用二维有限元计算船体垂向振动

采用二维有限元法计算高速船垂向振动，船体结构部分采用二维有限元法计算，流体部分采用流体力学的二维边界元法计算，考虑了船体的变形，运用切片理论，可得船体的附连水质量，通过改变水下结构密度的方法，将附连水质量加在船体水下结构上，计算得到船体的固有频率，计算结果同实验值和Ｓｕｐｅｒｓａｐ计算结果进行了比较，表明本方法是有铲的合理的。     

面向最终用户的船体静,动力分析软件

介绍了一种面向最终用户的船体静、动力分析软件——ＳＤＡＳＨｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ．该软件基于船体阶梯形薄壁有限元模型,采用薄壁杆件理论计算船体剖面的弯曲和扭转特性,并计及横向抗扭箱、横向甲板条等横向抗扭结构对船体刚度产生的影响．软件能根据各主要船级社的规范计算出船体弯扭合成应力,还可进行船体静挠度和振动模态分析计算．     

用有限元法计算船体振动模态的模型的研究

本文概述了目前有关船体结构振动模态分析的若干类模型;并以某玻璃钢艇为研究对象,提出了两种不同的有限元理想化模型;又用SAP 5结构分析程序系统计算了该艇的前若干谐调的模态和频率,且与实艇激振试验结果和迁移矩阵法计算结果作了比较。其结果是较为满意的。此外,还分析了自由悬浮边界条件、附连水质量和耦合振动等若干问题。     

计及流固耦合的船体薄壁梁波浪载荷响应研究

计及流固耦合影响,本文提出了包括波浪载荷、模态分析和船体薄壁梁结构的波浪载荷响应的理论计算方法．用本文方法和相应计算程序计算了一条６ｍ 长钢质船模的固有频率、振型及弯扭耦合波激振动响应．模态分析结果同常规有限元计算作了比较．计算中还讨论了一些波浪参数的变化对波激振动响应的影响．     

焊接热效应对船舶动力学性能影响的有限元分析

采用有限元方法,从理论上推导了焊接热效应对船体结构动力学性能影响的有限元分析表达式,并通过典型算例的数值模拟论证了表达式的正确性,进而验证了焊接热效应对船体结构动力学性能的影响.从焊缝区域具有初始应力与应变的本构方程出发,应用虚功原理,推导出包含焊接热效应的有限元模态分析方程.以686TEU集装箱船为例,通过在大合拢缝横剖面上施加不同水平的名义焊接残余应力,运行船体结构模态分析并提取模态数据.与无焊接热效应时模态对比,船台大合拢缝的焊接热效应改变了同节点数的1阶固有频率.理论推导和数值模拟结果对船体振动控制具有一定的参考价值.     

高排架渡槽风振的计算方法

考虑渡槽的流－固耦合效应,导出了结构风振方程,导得了流－固耦合系统的传递函数矩阵的模态展开式,给出了结构风振响应的时域（时程分析）和频域（随机振动）计算公式。通过时程分析与随机风振的数值算例表明,结构风振响应分析一般应同时考虑结构振荡模态与流体振荡模态的贡献,提出的计算方法是可行的,可用于工程设计参考。     

船体结构疲劳评估直接计算的简化方法

基于疲劳谱分析方法,分析了波浪谱曲线及船体结构应力响应函数曲线的特征,提出了船体结构计算频率的筛选方法;根据经过筛选后的计算频率,提出了船体结构应力响应函数曲线形状的快速识别和确定方法;同时结合船体结构浪向疲劳累积损伤度的计算方法,提出了船体结构疲劳评估直接计算的简化方法.结果表明:该简化方法可以在很大程度上对船体结构的优化计算过程进行简化,且能达到很好的误差控制;采用该简化方法与采用全频率谱分析方法得到的计算结果间的误差可控制在最大不超过2.6％.     

多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法

针对具有DTMB 5415船型的某护卫舰,提出水动力、机械和螺旋桨等3类典型振动噪声源共同作用下舰船低中频水下噪声的耦合声场计算方法.基于URANS方法采用SST k-ω湍流模型,数值模拟了该舰在某航速下的非定常流场,并将其作为该舰的水动力噪声源;以某型螺旋桨的脉动压力与实测噪声数据作为机械振动源和螺旋桨噪声源.建立了该舰结构有限元-流体声学间接边界元(FEM-IBEM)声振耦合计算模型,以船体结构前40 000阶干模态作为声振耦合求解声学响应的模态基,计算了该舰在上述3类噪声源共同作用下0～500 Hz水下辐射声功率级,分析了各类噪声源辐射噪声的指向特性和频谱特性.比较了工程中常用的各噪声源辐射声级直接线性叠加方法与耦合声场计算方法的差异.研究表明,耦合声场计算方法的计算效率和精度更高,是多类振动噪声源激励下舰船低中频水下辐射噪声预报的优选数值计算方法.     

用模态叠加法计算车辆结构的动力响应

将模态叠加法应用于车辆结构的动力响应分析,用有限元方法对车辆结构进行模型简化,采用模态分析法计算出结构的模态振型,然后用模态叠加法对其进行动力分析,计算结构的位移响应.     

三峡永久船闸输水系统输水特性研究

利用等时段的特征线法数值模拟三峡永久船闸输水系统不补水工况下的输水特性，得出了输水管道沿程各节点水头及流量的变化规律，计算结果与物模成果吻合良好，充分证明了该方法船闸输水特性的模拟中具有较高的精度和可靠性，成果可作为制定船闸运行方案的依据。     

航行船与停泊船水动力相互作用的数值分析

采用动网格技术并选取RNGk-ε湍流模型,通过求解非定常RANS方程,对浅水中航行船与停泊船相互作用的三维非定常黏性流场进行了数值分析.计算了停泊船受到的水动力,通过将计算结果与经验公式结果进行对比,验证了本文采用的数值计算方法的有效性;计算了航行船所受水动力,比较了作用在航行船和停泊船上的水动力的大小.最后,计算了不同水深、两船间距、停泊船离岸距离和航行船离岸距离条件下停泊船受到的水动力,并对计算结果进行了分析,得出了以上4种因素对停泊船受到的水动力作用的影响规律.     

自由运动船体迎浪状态下上浪问题的数值模拟

基于FLUENT软件进行二次开发,得到了一个用于求解甲板上浪问题的完整的数值模拟方案.该方案融合了动网格功能、数值波浪水池的消波和推板边界造波、船体运动的自动求解、捕捉自由液面大变形的流体体积分数法、高效的网格划分方案和稳定精确的时间步长方案,最终实现了波浪和船体运动的耦合,成功模拟了甲板上浪现象,并将该方案应用到自由运动船体在顶浪状态下的上浪问题研究中,模拟得到了物体在波浪上的运动及甲板上浪的过程,同时还得到了上浪产生的冲击压力.     

升船机系统在地震作用下的响应

为研究升船机系统在地震作用下的响应特征,根据垂直升船机承船厢的受力特点,在承船厢的纵剖面上建立了包括平衡重子系统、主提升子系统和船厢子系统的简化力学模型,将承船厢中的水处理为理想流体,承船厢和船舶处理为刚体,推导了耦合系统的动力学方程.采用模态综合法实现了耦合方程的对称化,利用振型叠加法计算了地震作用下水体的响应和承船厢以及船的运动情况.实例分析证明,地震作用下系统响应以低频率为主,响应很小;船的存在对水体的响应有较大影响.     

规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动模拟与特性分析

采用MMG分离模型的思路,在船舶六自由度操纵性运动方程中叠加波浪垂荡力和纵摇力矩,构成波浪中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合动力学模型,用来模拟规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动特性。其中的波浪力由切片法计算,船舶航向保持采用PD控制模式。采用耦合动力学模型计算了某船在规则波中保持航向时的垂荡、纵摇运动,并与试验结果进行了比较。两者的幅频曲线形式上基本一致,间接证明了耦合动力学模型的有效性。进而采用该模型计算了该船在不同浪向角和航速下保持航向稳定的垂荡、纵摇运动,以垂荡、纵摇等值极坐标曲线形式表征了船舶规则波浪中操纵与垂荡、纵摇的耦合运动特性。     

甲板上浪船舶随机横摇响应的数值模拟

数值模拟随机横浪中甲板上浪船舶的横摇响应．考虑随机横浪激励和甲板上浪引起的横倾力矩,建立船舶随机横摇运动方程．基于伯努利方程,推导船舶甲板上浪水质量的计算公式．以一条拖网渔船为例,计算不同波高作用下船舶的横摇响应,分析甲板上浪对船舶倾覆的影响．研究表明：考虑加工甲板上浪后,船舶有2个横摇中心,在响应过程中发生由一个横摇中心到另一个横摇中心的随机跳跃;单独考虑捕鱼甲板上浪或加工甲板上浪时,船舶可以承受大的波浪载荷而不发生倾覆;同时考虑捕鱼甲板上浪和加工甲板上浪时,横摇过程中捕鱼甲板上浪水量突然增大,导致船舶倾覆．     

半无限长浅窄航道中船舶变速航行的有限元计算

在流体力学的基础上建立了船舶进入半无限长浅窄航道的数学模型,由于船在狭航道中航行,研究的水的运动是一个变边界问题,采用浅水模型。半连船非惯性坐标系来计算变边界问题,让网格的变化来适应船的移动。开边界处使用辐射边界条件,本文从非守恒型动量方程、二维浅水波动方程、连续性方程出发。采用有限元法计算船舶进入狭航道的水动力学过程;还研究了船和水体的相互作用,描述了自由水面波动、船底部的压力等重要物理量在船行驶过程中的变化规律,给出了船进入狭航道时的水面波高图、压力图。     

运用NASTRAN进行波浪载荷作用下船体强度分析

充分利用MSC公司的PATRAN和NASTRAN软件,结合自编程序实现波浪载荷作用下的全船准静态强度分析．船体总不平衡力以及结构的总质量,质心位置,主转动惯量,主惯性轴的方向等参数利用PATRAN和NASTRAN的现有功能可以得到;利用自编程序,计算出波浪载荷下各节点的平衡惯性力,以合适的格式添加进bdf文件,并提交NASTRAN进行全船准静态强度分析．算例表明上述方法可以实现惯性力的计算和施加,从而拓展了NASTRAN软件在船体结构准静态分析中的应用．     

基于体积力法的船体自航性能数值预报

为实现船舶自航性能的快速预报,应用计算流体力学（CFD）方法,采用一种便捷的描述型体积力模型替代螺旋桨的作用,分别在无舵实船自航点和有舵模型自航点2种条件下对MOERI(Korea Research Institute for Ships and Ocean Engineering)集装箱船(KCS)的黏性自由面流场进行了数值模拟.依据等推力法、敞水计算和螺旋桨敞水曲线等,计算船体自航性能相关参数.计算结果与试验结果吻合良好.研究结果表明,使用描述型体积力法可以便捷而较为准确地预报船体自航性能.