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滑落式救生艇入水砰击数值预报研究

船舶力学 2023年第3期27卷 369-378页

作者：凌宏杰徐峰王志东钱进江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

为突破滑落式救生艇及其相关系统设计的关键瓶颈技术,本文基于RANS方程的粘流场求解和重叠网格技术建立滑落式救生艇抛落入水运动数值计算模型;定量地分析入水速度、入水角度对救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性,探究艇体表面所受最大... 详细信息

为突破滑落式救生艇及其相关系统设计的关键瓶颈技术,本文基于RANS方程的粘流场求解和重叠网格技术建立滑落式救生艇抛落入水运动数值计算模型;定量地分析入水速度、入水角度对救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性,探究艇体表面所受最大砰击压力载荷分布规律;同时,基于入水砰击理论,求解不同入水速度、入水角度下最大砰击力系数,揭示最大砰击力系数沿船长分布特性。研究结果可为艇体结构设计提供指导,并为救生艇操纵模拟训练系统提供可靠的理论和技术支撑。

关键词：滑落式救生艇入水砰击载荷分布重叠网格

高压喷气对滑落式救生艇入水姿态及载荷影响研究

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高压喷气对滑落式救生艇入水姿态及载荷影响研究

作者：徐峰江苏科技大学

学位级别：硕士

钝体入水砰击是船舶与海洋工程领域中学者重点关注的问题,例如水上飞机降落、海洋平台的升沉、救生艇入水等。其极短的入水过程难以捕获,且结构物与水面发生撞击,产生巨大的砰击载荷使结构物的表面甚至内部结构容易发生破坏,造成经济损... 详细信息

钝体入水砰击是船舶与海洋工程领域中学者重点关注的问题,例如水上飞机降落、海洋平台的升沉、救生艇入水等。其极短的入水过程难以捕获,且结构物与水面发生撞击,产生巨大的砰击载荷使结构物的表面甚至内部结构容易发生破坏,造成经济损失和人员伤亡,因此研究该机理及降低入水砰击载荷的方法具有十分重要的意义。本文设计了滑落式救生艇喷气简化装置模型,基于STAR-CCM+流体仿真软件开展了救生艇喷气入水运动全过程数值预报方法研究,构建了救生艇滑落-抛落-喷气入水过程运动响应的实时数值预报模型,探讨了不同运动参数对喷气情况下艇体入水姿态及运动的影响,研究了不同喷气工况下救生艇入水砰击载荷及空泡演化特性。研究成果将为降低结构物入水砰击压力提供可靠的理论和技术支撑。主要研究内容及成果如下:首先,基于RANS方程和重叠网格技术耦合求解艇体六自由度运动方程,构建救生艇六自由度入水全过程运动响应的数值预报模型,建立了数值预报方法;研究了楔形体在入水过程中的砰击载荷变化并与试验进行对比,验证了数值方法的可靠性;同时研究了楔形体喷气入水的全过程运动响应特性,并进行了不同喷气流量、不同入水速度下的砰击载荷特性研究。为后文研究救生艇喷气入水砰击载荷分布及运动响应奠定基础。其次,通过MATLAB软件自编程求解了不同情况下救生艇沿轨道下滑过程、抛落过程运动方程,展示了运动响应特性结果;分析了不同滑道长度、滑道倾角对救生艇运动响应的影响;同时以滑道末速度为抛落过程中的初速度,分析了不同速度、不同抛落角度下救生艇的运动规律,得出抛落轨迹曲线;对整个艇体滑行-抛落-喷气入水进行分段分析,研究了特定喷气条件下救生艇入水砰击载荷,与不喷气作对比得出降载特性,同时研究不同入水速度、角度对入水过程中的水动力性能及砰击载荷特性产生的影响。最后,设计合理的喷气模型,在数值模拟过程中进行简化,研究不同喷气工况下救生艇入水过程中的砰击载荷变化规律,分析艇体六自由度运动响应、空泡发展变化等,定性定量分析了不同喷气流量、不同喷气口布局的影响特性;通过在艇体表面布置压力测点,求解出喷气情况下砰击压力时历变化规律,通过绘图软件得到砰击峰值空间分布,最后对艇体喷气入水过程中的空泡形态变化进行分析。

关键词：喷气滑落式救生艇运动响应砰击载荷降载

风浪作用下滑落式救生艇入水姿态及砰击载荷研究

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江苏船舶 2023年第6期40卷 4-7页

作者：周吉于建宁招商局金陵船舶(江苏)有限公司江苏扬州211400 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000

针对某滑落式救生艇在风浪作用下抛落入水的问题,研究了风浪环境中不同乘载状态下救生艇空中抛落及入水砰击载荷特性。根据滑落式救生艇的数值模型,利用STAR CCM+软件对满载、前半载、后半载3种乘载状态救生艇抛落和入水过程进行了数值... 详细信息

针对某滑落式救生艇在风浪作用下抛落入水的问题,研究了风浪环境中不同乘载状态下救生艇空中抛落及入水砰击载荷特性。根据滑落式救生艇的数值模型,利用STAR CCM+软件对满载、前半载、后半载3种乘载状态救生艇抛落和入水过程进行了数值模拟,分析了救生艇姿态角度、速度及砰击载荷特性的变化。研究结果对救生艇乘员生命安全和救生艇结构设计都具有十分重要的参考意义。

关键词：滑落式救生艇风浪环境空中抛落入水砰击数值模拟

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滑落式救生艇入水全过程数值预报研究

滑落式救生艇入水全过程数值预报研究

作者：钱进江苏科技大学

学位级别：硕士

国际海上人命安全(SOLAS)公约规定,所有船舶均须配备救生装置并要求进行操作安全训练,而自由滑落式救生艇具有操作简单、施放速度快、安全性能好等优点被广泛应用,开展救生艇入水运动及载荷特性研究对于确保遇险船舶人员的救生安全具有... 详细信息

国际海上人命安全(SOLAS)公约规定,所有船舶均须配备救生装置并要求进行操作安全训练,而自由滑落式救生艇具有操作简单、施放速度快、安全性能好等优点被广泛应用,开展救生艇入水运动及载荷特性研究对于确保遇险船舶人员的救生安全具有十分重要的意义。本文借助FINE/Marine平台,通过开展滑落式救生艇入水运动全过程数值预报方法研究,探讨了救生艇初始运动参数对艇体入水姿态的影响,构建了救生艇滑落-入水-上浮全过程运动响应的实时数值预报模型,最终探明救生艇表面的砰击载荷分布特性及演变规律。研究成果将为滑落式救生艇及其释放系统的安全设计、开发滑落式救生艇训练模拟器提供可靠的理论和技术支撑。主要研究内容及成果如下:首先,基于RANS方程的粘流场求解模型、重叠网格技术耦合求解艇体六自由度运动方程构建救生艇六自由度入水全过程运动响应的实时数值预报模型,建立了一种能够准确描述艇体滑行-抛落-入水-上浮的全过程数值预报方法;研究了救生艇在入水全过程中的砰击载荷、姿态变化、运动响应和自由面变形;同时试验研究了楔形体入水运动,通过将数值计算结果与试验结果对比来验证本数值预报方法的准确有效性。为后文进行救生艇入水砰击载荷分布及演变模型展开深入的研究奠定基础。其次,通过自编程求解了救生艇沿轨道下滑过程、抛落过程运动方程,考虑不同参数循环求解,将计算结果以图表的形式展示;同时对救生艇入水运动全过程分阶段进行数值预报,分析滑道长度、倾角、末端高度、艇体重心以及不同入水速度、入水角度对救生艇抛落、入水运动的影响规律,建立了救生艇滑落初始条件与入水运动参数的定量分析模型,探明了艇体入水过程运动响应特性;综合评估不同参数下滑落式救生艇逃生性能。最后,基于本文建立的救生艇入水运动数值计算方法,通过在艇体表面布置压力监测点,探究了艇体入水砰击载荷演变规律;定性定量地分析了入水速度、入水角度对滑落式救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性;探究了艇体表面所受最大砰击压力载荷分布规律;基于入水砰击理论,求解出不同入水速度、入水角度下最大砰击力系数,同时拟合出最大砰击力系数沿船长分布曲线。

关键词：滑落式救生艇抛落姿态入水运动砰击载荷数值预报

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风浪作用下救生艇抛落砰击载荷及强度研究

风浪作用下救生艇抛落砰击载荷及强度研究

作者：于建宁江苏科技大学

学位级别：硕士

国际海上人命安全(SOLAS)公约规定,所有船舶均须配备救生装置并要求进行操作安全训练,在诸多救生装置中,滑落式救生艇具有操作简单、施放速度快、安全性能好等优点被广泛应用。而救生艇一般多用于复杂恶劣的海洋环境,剧烈的风速与波浪... 详细信息

国际海上人命安全(SOLAS)公约规定,所有船舶均须配备救生装置并要求进行操作安全训练,在诸多救生装置中,滑落式救生艇具有操作简单、施放速度快、安全性能好等优点被广泛应用。而救生艇一般多用于复杂恶劣的海洋环境,剧烈的风速与波浪对救生艇空中抛落及入水过程有严重的影响,对救生艇的结构强度是巨大的考验,因此,开展风浪作用下救生艇抛落砰击载荷及结构强度的研究对保障艇上乘员生命安全具有十分重要的意义。本文主要研究内容如下:(1)本文参考Wang Jingbo楔形体的入水试验,基于RANS方程、自由液面模拟技术、重叠网格技术,对二维楔形体的入水过程进行数值模拟,分析楔形体运动过程加速度、砰击载荷的变化,并与试验数据进行比较,验证数值模拟方法的有效性和可靠性。(2)借助STAR CCM+软件,模拟了满载状态滑落式救生艇在无风无浪环境下的抛落入水过程,分析了救生艇砰击载荷的变化,并验证了网格收敛性。之后,开展了不同乘载状态救生艇在不同风速环境下空中抛落的数值模拟研究,探究了乘载状态与风速剧烈程度对救生艇速度与姿态角度的影响,分析了救生艇水平速度、垂向速度、合速度以及姿态角度的变化规律,为后文救生艇入水砰击载荷变化的深入研究奠定基础。(3)结合救生艇空中运动的速度与角度结果,基于DFBI六自由度运动方程,在波浪波峰和波谷两个特殊位置对不同风速不同乘载的救生艇进行入水过程模拟。通过在艇体表面布置压力监测点,探究了艇体各部位入水砰击载荷的演变规律,定性定量地分析了乘载状态、不同风速对救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性,并通过比较艇体受力强烈区域砰击载荷峰值的强弱,列举了三种乘载状态救生艇最危险海况下的监测点砰击峰值。(4)基于上文最危险海况下砰击压力峰值结果,利用Patran/Nastran软件在艇体监测点对应的网格区域,将监测点峰值以静力的方式进行施加,校核救生艇结构强度,探究了救生艇应力与剪力集中区域,分析了救生艇各结构的最大应力与剪力。

关键词：滑落式救生艇数值模拟抛落过程砰击载荷结构强度

基于重叠网格的救生艇抛落入水全过程数值预报方法研究

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中国造船 2020年第S2期61卷 330-339页

作者：王志东钱进凌宏杰孔维翔江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

基于粘流场RANS方程和重叠网格技术耦合求解艇体六自由度运动方程,实现了滑落式救生艇抛落入水的运动数值模拟,建立了准确描述艇体滑行-抛落-入水-上浮全过程的数值预报方法,研究救生艇在入水全过程中的砰击载荷、姿态变化、运动响应和... 详细信息

基于粘流场RANS方程和重叠网格技术耦合求解艇体六自由度运动方程,实现了滑落式救生艇抛落入水的运动数值模拟,建立了准确描述艇体滑行-抛落-入水-上浮全过程的数值预报方法,研究救生艇在入水全过程中的砰击载荷、姿态变化、运动响应和自由面变形.通过楔形体入水运动的试验数据验证了计算方法的准确和有效性.这项研究为救生艇操纵模拟训练系统提供了理论和技术支撑.

关键词：滑落式救生艇重叠网格入水全过程数值预报