平底结构砰击压力峰值分析

利用MSC.Dytran仿真软件研究了平底结构的入水问题,建立了二维有限元模型,对不同质量的平底结构分别以等速、初速度入水的情况进行了计算.结果发现,存在于结构与水之间的空气层充当了缓冲垫,大大减小了砰击压力;结构的质量对于砰击压力大小也有很大影响.研究表明,计算机仿真技术可以有效地用于结构入水问题,并能获得试验和理论研究难以发现的现象.     

平底物体撞水响应分析

从二维的Navier0Stokes方程出发,借助于拉普拉斯变换与数值逆变换技术,采用边界元方法对二维刚性平底物体撞水（粘性流场）的响应问题进行了分析,在拉氏变换域内将线性化的Navier0Stokes方程转化为求解相应的势函数和流函数,前者满足拉普拉斯方程,后者满足Helmholtz方程,求解这两个方程后得出了物体撞水后在不同粘性系数和在不同落水高度下的位移响应。     

车用玻璃正斜向冲击实验

为研究汽车玻璃的抗冲击性,揭示玻璃破碎的规律,利用自制冲击装置结合高速摄影仪等设备对贴膜车用玻璃进行了正向和斜向冲击试验,计算冲击能耗的变化,绘制各种类贴膜玻璃平均能耗比图,分析贴膜玻璃破坏特性及其抗冲击性能。研究结果表明,在冲击条件下贴膜能有效防止玻璃碎片的飞溅,且粘贴具有高强度高韧性的汽车安全保护膜的玻璃抗冲击能力最强,能最大限度地保护车内乘员的安全。结论对车用膜玻璃的研究具有一定的指导意义和实用价值。     

动边界条件下平底结构砰击水面的水动力分析

采用VOF和动网格方法,考虑开放或限制水域边界条件的约束因素,利用计算流体动力学(CFD)方法研究平底结构砰击开放或限制水域的水面所引起的三维水动力现象,分析了由数值模拟得到的平底结构动边界条件下的多压力峰值现象及其产生机理.数值模拟与实验室模型试验结果的比较表明,采用所提出的数值方法可以得到符合实际的水动力分析结果,文中方法可有效模拟平底结构砰击压力作用于考虑自由表面效应的开放或限制水域时所激发的水面波动和水下压力场变化.     

外张砰击压力时间分布的模型试验

在拖曳水池对某集装箱船进行了砰击模型试验.在船底砰击的脉冲三角函数形式的基础上结合试验数据重新确认外张砰击持续时间,建立了一种外张砰击压力时间分布的模型.并且基于瓦格纳型冲击理论对该船的外张砰击压力时历进行预报.预报和试验结果的比较表明,两者吻合较好,该方法能适当反映外张砰击的时历特性.     

VLCC船首外飘结构冲击及砰击强度

现有CSR规范仅考虑了冲击压力对VLCC船首外飘结构的影响而忽略了砰击压力的影响,使得具有较大船首外飘结构的VLCC常由于遭遇较大波浪载荷而受损.本文借鉴CSR规范载荷体系提出两种冲击压力的假设,并结合实船案例数据,采用有限元法对受损结构进行逆向工程计算,采用最小二乘法分析实验数据以寻求最优解.最后,根据最佳方案对损坏结构提出修改方案并验证.本文的研究结果可为超大型油船的结构设计提供思路.     

应用改进流体体积法的楔形体斜向入水研究

为了精确追踪入水冲击中含有气体的自由面,在现有流体体积(VOF)法中引入连续表面张力(CSF)模型对气-液界面处压力进行连续化处理,添加对流项以减少体积分数的数值耗散,并耦合水平集函数保证自由表面的尖锐性.应用改进的VOF法对多个倾斜角下楔形体的入水过程进行数值模拟,并分析了砰击压力和自由面特性.研究表明:在保证相同自由面分辨率的情况下,改进的VOF法能减少1/3的网格数量;数值结果较好地反映了斜向入水过程中出现的空气流通现象,砰击压力峰值与实验值吻合良好;当底升角小于10°时出现明显气穴效应,数值结果与实验值相差10%,而解析解的误差达到40%,说明气穴对砰击压力具有重要影响,改进的VOF法对解决这类入水问题具有精度高的优势.     

楔形体入水冲击中的壁面效应分析

为了分析楔形体入水冲击中壁面的影响,采用有限体积法和重叠网格技术建立了楔形体在有限流域入水冲击下的数值模型.通过不同网格密度和时间步长下冲击载荷的比较,论证了数值模型的收敛性.通过与文献结果的对比,验证了数值模型的正确性.利用已验证的数值模型,分析了流域宽度和深度对冲击载荷的影响.将有限流域和无限流域入水冲击载荷的无因次比值定义为壁面效应,进而分析了冲击速度和底升角对壁面效应的影响.结果表明:深度和宽度方向的壁面效应会增大楔形体的入水冲击载荷,冲击速度对壁面效应影响较小,底升角越小的楔形体,深度方向的壁面效应越明显.     

基于船模试验大外飘船型入水问题的分析

在拖曳水池对四条艏部线型不同的姊妹船进行了分段模型砰击试验,通过对模型砰击压力及运动的测量,提出针对外张砰击的压力持续时间和砰击系数的计算公式,提出的砰击时间计算公式更能够反映出不同位置处和不同海况下的差异,而基于砰击系数计算公式预报的压力峰值与试验结果也比较一致.引入外张度这一概念来衡量艏部线型变化对砰击压力的影响,结果表明:在低海况下,四条船测得的结果很接近,这说明此时线型的变化对砰击带来的影响不大,但随着海况越大,线型的变化对砰击带来的影响也越大.     

水陆两栖飞机平静水面着水冲击载荷影响因素分析

在进行水陆两栖飞机结构设计和强度校核时,着水冲击载荷是主要载荷工况,是影响飞机结构强度的主要因素。水陆两栖飞机着水冲击过程是一个复杂的气、液、固三相耦合过程,影响因素主要包括:飞机几何参数、飞机运动参数、重量与重心位置、水面情况、飞机与水面遭遇位置等。为研究水陆两栖飞机平静水面着水冲击过程中各参数对着水冲击载荷的影响,以某型水陆两栖飞机为例,通过全机无动力模型平静水面着水冲击试验,分析了水陆两栖飞机着水冲击过程中运动响应和冲击载荷的时间历程,研究了水平速度、着水姿态、重心位置对水陆两栖飞机平静水面着水过载的影响。     

平底结构砰击作用下具有自由表面限制水域的流体动力特性

本文采用VOF方法、考虑限制水域边界条件的约束因素,利用CFD商业软件FLUENT通过求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域上的Navier-Stokes方程来分析与观察大型平底结构从一定的高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象。数值模拟结果表明采用本文所提出的数值方法可以对脉冲砰击压力作用于考虑自由表面效应的封闭或开放水域的水面所激发起的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟。这一数值方法为工程上分析大型平底结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段。     

平底结构砰击作用下限制水域的流体动力特性

采用流体体积函数法VOF方法,考虑限制水域边界条件的约束因素,利用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域的Navier-Stokes方程,以分析与观察大型平底结构从一定的高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象.结果表明,采用文中所提出的数值方法可以对脉冲砰击压力作用于封闭或开放水域的水面所激发的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟.这一数值方法为工程上分析大型平底结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段.     

陨石冲击变质作用的一般特征

来自地球之外的陨石对地球的冲击作用，必对地球产生一系列重要的影响，陨击变质作用即是其中之一。陨击变质作用形成特征的陨击角砾岩及陨击熔岩，常见造岩矿物在陨击变质作用下的变形、变质、转化是陨击变质作用最重要的特征。根据陨击变质岩及其中主要造岩矿物的变形、转化特征可划分出四个陨击变质带：（１）陨击角砾岩化带；（２）石英玻璃（均质）化带；（３）柯石英带和（４）假玄武玻璃带。     

基于阻抗的水面船基座冲击动响应折减方法

水下爆炸下舰载设备会引起冲击谱的谱跌现象.为研究舰载设备对基座处冲击环境的影响,首先用ABAQUS的频响分析计算基座和设备自身的机械阻抗,然后通过简化设备-基座动力学模型,推导基座的响应与系统中各部分机械阻抗的关系,最后根据稳态响应与瞬态响应的差异,利用机械阻抗得到设备安装对基座响应影响的折减公式.结果表明:基于阻抗的折减公式在大部分区域较规范中的折减公式能够更好地吻合试验数据.      

最小尺寸直动平底从动杆平面凸轮机构的设计方法

通过推导和建立直动平底从动杆平面凸轮机构凸轮廓线全部外凸的通用公式并分析之，研究解决了按凸轮廓线全部外凸兼按许用压力角设计最小尺寸的直动平底从动杆平面凸轮机构的课题。     

利用并行算法分析平底结构砰击作用下具有自由表面水域的水动力特性

采用VOF和动网格方法、考虑限制水域边界条件的约束因素.利用CFD商业软件FLUENT通过求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域上的Navier-Stokes方程来分析与观察平底结构从一定的高度以一定速度落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象.数值模拟结果表明:采用所提出的数值方法可以对平底结构砰击压力作用于考虑自由表面效应的封闭或开放水域的水面所激发起的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟.所利用若干台多核微型计算机对平底结构撞击自由水面所引起的砰击问题进行的并行算法,为利用并行算法分析大型平底结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象进行了有益的尝试.     

瞬态高冲击加速度对冲击波压力测量影响研究

通过冲击试验得到了纵向安装压力传感器的冲击响应规律,在激波管中同时加载冲击波压力与瞬态高冲击研究了压力传感器在冲击作用下冲击寄生响应峰值与冲击加速度的关系以及冲击寄生响应脉宽与结构固有频率的关系,最后在实际爆炸场中进行了验证试验。结果表明,压力传感器的加速度灵敏度近似为定值,且不同传感器加速度灵敏度相差很大;瞬态高冲击作用下压力传感器冲击寄生响应峰值与传感器的加速度灵敏度有关,脉宽与测点的固有频率有关;应合理选择压力传感器降低冲击寄生输出,控制测点结构固有频率使加速度峰值远离压力峰值。     

空气垫与来风对结构物坠落砰击影响的仿真

针对空气垫及来风对海洋结构物空中坠落入水过程产生重要影响的问题,在对结构物坠落机理进行分析的基础上,充分考虑结构物在空中坠落过程中所受到的空气阻尼及六自由度运动特点,结合流体三维瞬态N-S方程、湍流动力方程、能量方程和刚体6自由度运动方程,建立了三维复杂结构物空中坠落砰击入水的气-固耦合过程数学模型.对结构物坠落砰击入水的数值模拟结果与物模试验结果的比较表明,该数学模型能有效模拟空气中的坠落砰击过程.对不同高度以及来风时的坠落砰击过程的数值模拟表明:空气垫改变结构物砰击速度、压力分布;砰击会使空气垫温度上升;来风改变了结构物坠落姿态,使结构物在空中呈"之"字形摆动坠落并砰击水面.