摘要：基于黏流CFD方法研究迎浪工况下波长和波高对KCS船运动和外飘砰击的影响,分析砰击压力的时空分布及其与船舶垂向运动的关系。基于开源造波工具waves2Foam建立三维数值水池,采用naoe-FOAM-SJTU求解器中的重叠网格技术求解船舶在波浪中的运动。计算结果表明,船舶运动幅值随波长和波高的增大而增大,波长船长比为1时外飘砰击压力最大,外飘砰击压力随波高增大呈线性增大规律。集装箱船应尽量避免在波长接近船长的海况下航行。这项研究可为波浪中的船舶砰击载荷预报提供参考。

摘要：含坞舱船舶在波浪中作业时,坞舱内部的半开放水域波浪环境复杂多变,为避免小船进出坞舱时发生碰撞、搁浅等安全问题,需要对小船在坞舱内部的运动特性进行预报。参考美国黄蜂级两栖攻击舰建立含坞舱船舶与小船模型,采用重叠网格技术模拟小船在波浪中进入船舶坞舱的运动过程,对不同航速以及浪向角下小船的运动响应和受力特性进行研究,分析含坞舱船舶与小船间的相互作用。结果表明:小船进入船舶坞舱后的运动更加剧烈,船体兴波现象更加明显;低航速下小船的运动幅度更大,浪向角减小使小船的横摇运动幅值明显增大。本研究可为小船安全进出船舶坞舱的设计提供参考。

摘要：经典的断裂相场法是基于脆性断裂理论建立的变分方法,因此其无法准确描述复合材料的准脆性断裂行为。基于此,提出了一种多相场模型来描述纤维增强复合材料的多模式内聚断裂行为。通过对各向异性相场驱动力和损伤本构关系的合理定义,提出了一种混合型内聚断裂相场模型,并通过推导得到了相应的演化方程与强度准则。采用该模型进行了3种复合材料板的裂纹扩展及失效仿真,结果表明,所提出的多相场模型能够有效模拟复合材料的多模式内聚断裂行为,具有较高的应用价值。

摘要：圆柱作为简单钝体,其绕流容易发生流动分离,涡脱落比较明显且具有强周期性,是典型的噪声预报研究对象。圆柱绕流可作为立管和锚链等工程装备研究的基础,该文采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES),使用naoe-FOAM-SJTU求解器,模拟了二维圆柱绕流湍流流动,基于流声比拟方程分别比较了物面积分与可穿透积分面积分、不封闭可穿透积分面与封闭可穿透积分面的结果,并研究了积分面长度和宽度的最佳配置。该文设置了三个噪声测点,对测点处的压力进行快速傅立叶变换,得到声压级频谱结果,以获得最佳水动力噪声可穿透积分面配置,为提高水动力噪声预报精度奠定了基础。

摘要：伴随着船舶工业的发展,船舶尺度不断增加,船舶固有频率随之降低,超大型船舶在一般海况中也更容易发生弹振和颤振,因此准确估计船舶水弹性响应对于船舶设计和航行安全具有重要意义。该文构建了一种基于CFD-MBD的双向流固耦合模拟方法,其中流场计算采用开源程序OpenFOAM,结构部分采用开源多体动力学计算程序MBDyn,流场和结构则通过PreCICE进行信息交互。使用该方法对一艘超大型集装箱船在波浪中的运动及水弹性响应进行了数值模拟,并对比了数值计算和模型试验结果,验证了该文数值模拟方法预报船舶水弹性响应的准确性,分析了不同波浪工况中的运动和弯矩响应,发现该集装箱船在波长船长比为1的工况中航行时,船舯波浪弯矩达到最大值。

摘要：该文基于自主开发的风电场尾流快速模拟软件WinFm-SJTU,结合Park尾流模型和能量守恒叠加模型,对风电场尾流流动进行了模拟仿真。结果表明,与CFD数值模拟结果相比,WinFm-SJTU能较好预测串列三风机的功率总和以及首台和第二台风机的功率,但对于较小流向间距下的第三台风机功率预报误差较大。为此,考虑到尾流叠加区域内更高的湍流强度引起的速度恢复更快,并基于改进后的能量守恒尾流叠加模型,对包含35台风机的大型风电场进行了仿真模拟,结果表明,WinFm-SJTU能够较好预测不同列向风机中各台风机的尾流损失及功率,风电场总功率误差仅1.02%。以上计算结果表明,WinFm-SJTU软件能够快速准确地模拟风电场尾流流动。

摘要：在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具有重要意义。采用无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU对波浪作用下的固定半潜式平台问题进行了数值研究,将MPS(moving particle semi-implicit)方法与GPU(graphics processing unit)并行加速技术相结合,并将其应用于规则波作用下的固定半潜式平台波浪爬升与波浪砰击问题的数值模拟。3种不同波高的规则波波浪被应用于半潜式平台数值模拟中,随着波高的增加,平台下甲板更多区域受到了波浪的砰击,同时平台设置的测压点处压力峰值也随之增大。

摘要：以上海软土地区某挖深45m级超深基坑工程为背景,分析了其实测变形特性。结果表明:地下连续墙的侧向位移随开挖深度的增大而逐渐变大,且变形空间效应显著;由于开挖深度大,地下连续墙的绝对侧向变形量也较大,但最大侧向位移平均值与开挖深度的比值仅为0.43%,与上海软土地区挖深小于30m的基坑变形统计平均值接近;地下连续墙及立柱受开挖卸荷影响,竖向位移表现为隆起,且在底板浇筑工况下隆起值趋于稳定,立柱的最大回弹达65mm;各道支撑轴力增量基本发生在紧邻下方土体开挖工况,且最大轴力值基本发生在第六、七、八道支撑中;基坑外地表沉降均呈“凹槽形”,随施工阶段的推移地表沉降逐步增加,且发生最大沉降的位置随之逐步向坑外发展,而无量纲化地表沉降仍处于上海软土地区统计的沉降包络线范围之内;此外,基坑周边管线、磁悬浮的变形均较小,表明基坑工程的安全可控。

摘要：该文基于计算流体力学方法,对极端海况聚焦波作用下的漂浮式风机运动响应与气动特性进行研究。首先,依托开源软件OpenFOAM与自研求解器FOWT-UALM-SJTU,实现了面向双参数PM波浪谱聚焦波的数值模拟,并与试验结果进行比较验证,吻合良好。随后,在两种不同聚焦幅值工况下,以OC3 Spar型漂浮式风机平台及NREL 5 WM风机作为研究对象,开展气动-水动-系泊一体化仿真计算,对聚焦波作用下的漂浮式风机运动响应和气动性能进行分析。结果表明:聚焦波将引起风机在纵摇运动与垂荡运动时产生剧烈响应,风机叶片展向的气动攻角在聚焦时刻显著降低,风机气动功率与气动推力难以在短时间内恢复;同时,聚焦波将导致尾流中心和边界出现波动,极端波浪条件将扩大风机尾流速度亏损范围,对下游风机产生不利影响。

摘要：本文基于Boussinesq方程和经典水弹性理论,提出了一种可预报布置在近岸或岛礁附近浮式结构物水弹性响应的直接耦合分析方法。基于该方法对布置在岛礁附近的八模块超大型浮体开展不同布置方案的对比分析,获得了不同布置方案下八模块超大型浮体周围波浪场、运动和连接器载荷等响应规律,从而为后续近岛礁超大型浮体的布置、设计、评估和使用提供参考依据。