摘要：为提高圆周阵列主极大的指向性增益,提出基于圆周等间距六元密排阵的低频三阶超心形指向性声源,利用点源方法对其波束特性进行研究与分析,得到了指向性声源的优化方案。以具有弱互辐射效应的单边辐射弯张换能器作为圆周密排阵阵元,利用有限元方法分析了三阶超心形指向性声源的声辐射特性,相比单极子声源,其主极大方向指向性增益为8.0 dB,可达到提高增益的目的。研制了实验样机,经水池实验获得该声源的工作特性:谐振频率为0.92 kHz,对应发送电压响应级为139.0 dB,−3 dB波束宽度为56.0°,各旁瓣小于−15.0 dB。有限元计算与实测结果验证了优化方案的可行性,实现了低频三阶超心形指向性发射。

摘要：为解决空间结构节点拓扑优化与3D打印设计制造方法参数化程度低的问题,提出了一套完整的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)工作流,用于空间结构节点智能化拓扑优化设计、数值分析和3D打印制造。首先基于参数化平台Grasshopper建立空间结构节点的参数化一体化拓扑优化CAD程序,自动生成优化节点模型;利用Abaqus/CAE平台对优化节点进行有限元结构分析;通过Fusion 360的CAM模块完成3D打印设计仿真和生成制造文件。结合单层网壳和双层网架结构的节点实例,验证了提出的工作流的适用性。分析结果表明:智能生成的节点较传统形式节点更美观独特且具有轻质高强的特性,在相同受力工况下,优化节点的体积仅为传统空心球节点的40%~60%,其柔度、峰值位移和峰值应力等各项力学性能指标即可优于空心球节点;采用316L不锈钢材料,基于选区激光熔融3D打印工艺可实现该高性能节点的精密制造。

摘要：[目的]针对浮式生产储卸油装置(FPSO)作业时上部模块的振动响应,为减少振动能量向船体的传递,同时改进上部模块与船体之间的连接,提出一种基于上部模块与船体弹性连接的整体减振技术。[方法]首先,利用弹性支座将上部模块与船体进行弹性连接,根据FPSO在作业海域加速度响应预报的极值来确定弹性支座的设计载荷和内部结构;然后,采用有限元方法分析弹性支座的受力与变形特性,并通过线性拟合获得弹性支座的等效刚度;最后,将弹性支座等效为线性弹簧,分别通过数值模拟和理论分析来研究模块结构的振动响应和弹性支撑系统的动力传递特性。[结果]结果表明:应用该减振技术之后,上部模块的减振效率高达30%以上,同时还可使船体取得良好的隔振效果。[结论]该研究成果可为海洋结构物上部模块的整体减振设计和应用提供参考。

摘要：操纵性试验是船舶海试的重要组成部分,可有效评估船舶投入运营后操纵性能的优劣。船舶操纵性海试准备时间长、成本高、风险大,难以开展实验教学。依托虚拟仿真软硬件设施,充分融合虚拟现实技术、3D成像投影技术与船舶操纵性能分析方法,探索新型实验教学模式,完成船舶操纵性海试虚拟仿真设计;并以集装箱船为例,开展实验教学应用研究。船舶操纵性海试实验虚拟仿真有效弥补了海试的诸多不足,为学生沉浸式体验船舶操纵性海试全过程、掌握相关实验规程与分析方法提供良好的虚拟仿真环境。

摘要：为了进一步实现航运业节能减排,可以在面积开阔、光照充足的大型油轮甲板表面铺设船用太阳能光伏(PV)柔性支架。通过计算流体力学(CFD)数值计算方法研究船用柔性支架风荷载影响因素及分布规律。结果表明:光伏阵列风荷载与纵向间距成反比,当纵向间距比超过1.8时,各排光伏板风荷载基本不随纵向间距比变化,此时各排光伏板力矩值相差小于3倍。增加纵向光伏板数量可使中间位置光伏板荷载分布更加均匀。基于计算结果,在设计船用柔性支架时,首排可选用强度较大的钢索,并布置15排以上的光伏阵列,控制纵向间距比为1.8,以针对性地提升结构可靠性,避免前排光伏板弯矩超限;同时使各排光伏板风荷载分布更加均匀,相关研究结论将为船用柔性支架的工程设计和布置提供依据。

摘要：在循环水槽中开展船模阻力测量是船型优劣分析的常规试验之一,因此对循环水槽阻力修正方法进行研究是十分必要的。以集装箱船标模(KCS)为研究对象在循环水槽中开展模型阻力和流场测量试验,根据循环水槽自身流动特性并结合拖曳水池已有的修正方法,分析并总结适用于水槽船模阻力与阻塞效应的修正方法。由总结的修正公式与修正流程可知,循环水槽中2.5~3.5 m尺寸模型试验与大模型试验结果阻力换算偏差在1%左右,设计航速点阻力换算偏差小于1%。结果表明,有必要对循环水槽中阻力进行自由面倾斜度修正,采用Tamura公式进行阻塞效应修正能得到更为精确的阻力试验结果。

摘要：为探究钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波技术监测效果,设计了2个钢桥面板足尺模型,通过循环加载使其横梁切口处发生疲劳开裂,利用Lamb波监测裂纹扩展情况,进而从波信号中提取标准化特征,用于评估裂纹扩展.建立并验证了钢桥面板有限元模型,进行了裂纹长度、传感器位置等各种参数分析,以确定最佳传感器布置.试验结果表明:当裂纹扩展长度与波传播路径垂直时,标准化特征增大;当两者路径平行时,标准化特征减小.参数化分析结果确定了切口处裂纹监测的最佳传感器位置,建议在选定横梁切口区域,预先布置1个激励器和4个接收器,激励器位于距切口50 mm处,接收器位于距离切口50 mm处或距顶板50~100 mm处.

摘要：船舶主机基座系统是由基座结构和控制系统等2个部分组成。在主机持续工作的情况下,产生的交变载荷会通过基座系统传递,引起船体结构振动,可能对船体结构的安全构成威胁。通过合理设计基座结构和控制系统,可有效控制船舶主机传递到船底结构的振动,以满足更高的减振要求。首先介绍船舶主机引起振动的机理和振动分析方法,详细综述船舶主机基座结构、被动控制系统和主动控制系统的减振机理和优化研究成果,并对未来的研究进行一定的展望,为船舶主机基座系统的减振设计提供有益的参考。

摘要：该文基于动量守恒原理,引入滑移模型,建立了固液两相混合内流激发提升管振动失稳控制模型。利用简谐微分求积(Harmonic differential quadrature,HDQ)方法求解振动控制方程,分析了均布和非均布网格耦合边界端点平移的网格布置策略对HDQ方法求解精度的影响,结果表明:固液两相流体与单相流体激发的管道振动特性有明显差异;在固支-弹性约束边界条件下,一阶临界流速随着固相颗粒输送浓度和粒径的增加而增加,二阶临界流速反而减小,一、二阶临界频率均增大;输送浓度对临界流速和频率的影响明显,但对颗粒粒径的影响程度十分有限。

摘要：在数值模拟中,碎冰模型形状对于船舶碎冰阻力预报结果的准确性具有显著影响。本文以某极地环保多用途运输船为案例对象,研究7种数值碎冰模型形状对船舶碎冰阻力预报的影响,建立片状正方形、圆形、正五边形、正六边形、椭圆形、梯形和不规则多边形数碎冰模型,采用CFD-DEM的方法对船舶碎冰阻力进行预报,并将结果与冰水池模型试验相对比。研究表明,7种形状碎冰模型均能很好模拟出模型试验现象,数值计算得到的碎冰阻力值均比模型试验结果高,片状圆形碎冰模型数值计算值高2.04%,在7种形状中误差最小。因此,在以阻力预报为目的船舶碎冰航道航行CFD-DEM数值计算中,建议采用片体形状为圆形的数值碎冰模型。