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平板微气泡减阻数值模拟及影响因素分析

哈尔滨工程大学学报 2015年第10期36卷 1297-1301,1306页

作者：傅慧萍上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

为了进一步揭示微气泡减阻机理,并探讨其实用化进程的影响因素,采用混合物多相流模型对平板微气泡减阻(BDR)问题进行了二维数值模拟,讨论了重力及底部和顶部2种通气方式的影响,对微气泡减阻机理进行了分析。利用相群平衡模型(population... 详细信息

为了进一步揭示微气泡减阻机理,并探讨其实用化进程的影响因素,采用混合物多相流模型对平板微气泡减阻(BDR)问题进行了二维数值模拟,讨论了重力及底部和顶部2种通气方式的影响,对微气泡减阻机理进行了分析。利用相群平衡模型(population balance model)三维数值模拟了平板底部通气和侧壁通气,对平板三维效应进行了研究。结果表明:重力对大气泡影响较大;对于顶部通气方式,重力使气泡停留在边界层,从而使减阻效果得到改善;减阻率与气层厚度之间存在一定的关系。侧壁通气的减阻效果不佳,三维效应也降低减阻效果。

关键词：微气泡减阻机理数值模拟混合物模型相群平衡模型多相流通气

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浅水不规则波的无网格数值模拟

上海交通大学学报 2008年第11期42卷 1912-1918页

作者：肖龙飞杨建民李俊上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200030

采用基于配点和径向基函数的无网格数值模拟方法,建立数值海洋工程水池,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格;对深水不规则波经斜坡过渡后在均匀水深浅水域中传播的过程进行无网格数值模拟和波谱的迭代修正.不规... 详细信息

采用基于配点和径向基函数的无网格数值模拟方法,建立数值海洋工程水池,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格;对深水不规则波经斜坡过渡后在均匀水深浅水域中传播的过程进行无网格数值模拟和波谱的迭代修正.不规则波的数值模拟结果显示,该方法形式简单、计算速度快、稳定性好.经物理水池的造波实验验证,波浪谱、波浪参数、波浪时历都与实验结果吻合良好,并具有浅水波特征,最终模拟得到的浅水不规则波令人满意.

关键词：不规则波无网格方法数值模拟浅水

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周期性加隔板有限长圆柱壳声散射

物理学报 2012年第21期61卷 280-290页

作者：潘安范军卓琳凯上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

研究内部真空周期性加隔板圆柱壳在水中的声散射特性.壳体振动用薄壳理论的Donnell方程描述,隔板振动用相互独立的薄板纯弯曲振动和平面应力状态下的振动方程描述.考虑轴向、切向、径向三个方向的力和弯矩共同作用导出了散射声场的解析... 详细信息

研究内部真空周期性加隔板圆柱壳在水中的声散射特性.壳体振动用薄壳理论的Donnell方程描述,隔板振动用相互独立的薄板纯弯曲振动和平面应力状态下的振动方程描述.考虑轴向、切向、径向三个方向的力和弯矩共同作用导出了散射声场的解析表达式.数值计算给出远场收发合置情况下的角度-频率谱图,并据此进行机理分析.通过与内部周期性加环肋圆柱壳声散射的角度-频率谱图比较发现,除周期加肋产生的Bragg散射波与弯曲Bloch-Floquet波外,加隔板的情况还存在明显的隔板共振亮线,并且发生隔板共振与壳体弹性波、Bragg散射波、弯曲Bloch-Floquet波耦合的现象.通过实验对理论进行了验证,在实验的频率范围内,Bragg散射亮线与理论符合得很好,部分Bloch-Floquet波散射亮线和隔板共振散射亮线也与理论符合.

关键词： Bragg 散射波 Bloch-Floquet波

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数值波浪序列中的高频成分（英文）

船舶力学 2016年第6期20卷 655-663页

作者：高宁波杨建民李欣上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

可靠的波浪模拟方法对于海洋结构物水动力性能的评估而言至关重要。文章基于软件FLUENT,分别采用四种不同的网格模型,实现了对于规则波的模拟。文中采用VOF方法对自由液面进行捕捉,并采用动网格方法模拟摇板的运动从而实现造波。考虑到... 详细信息

可靠的波浪模拟方法对于海洋结构物水动力性能的评估而言至关重要。文章基于软件FLUENT,分别采用四种不同的网格模型,实现了对于规则波的模拟。文中采用VOF方法对自由液面进行捕捉,并采用动网格方法模拟摇板的运动从而实现造波。考虑到数值耗散及截断误差对数值模拟结果的影响,针对沿水池方向的波浪衰减情况进行了相关研究。为了避免造波板的初始运动所引起的波面扰动,引入了一种"缓入"方法使造波板缓慢地达到最大幅值的运动,有效地避免了初始扰动所带来的影响。数值模拟的结果分别与一阶和二阶理论解进行了对比。结果表明,该数值波浪模型能够给出可靠的预测,为下一步模拟强非线性波浪(如畸形波)奠定了基础。

关键词：流体体积 “缓入”方法规则波二阶波浪理论

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船舶搁浅于台型礁石中的等效板厚法研究

工程力学 2013年第8期30卷 287-293,304页

作者：刘毅王晋胡志强上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

给定油船双层底结构在具有较大接触面的台型障碍物上发生滑移的搁浅场景,利用等效板厚法对该过程的搁浅性能进行研究。Paik提出的等效板厚计算公式中,扶强材影响系数k是衡量扶强材的作用的重要参数。该文对扶强材影响系数k取值进行了全... 详细信息

给定油船双层底结构在具有较大接触面的台型障碍物上发生滑移的搁浅场景,利用等效板厚法对该过程的搁浅性能进行研究。Paik提出的等效板厚计算公式中,扶强材影响系数k是衡量扶强材的作用的重要参数。该文对扶强材影响系数k取值进行了全面深入的研究。通过有限元数值仿真技术进行研究,选取一个油轮舱段的双层底结构为研究对象,并建立了两个有限元模型:含有扶强材的模型与采用等效板厚法简化后的模型。利用数值仿真计算结果对比研究,确定了不同撞深和礁石角度条件下系数k的取值。研究成果为扶强材影响系数取值提供了计算依据,提高了等效板厚法分析船舶的搁浅性能的预报精度。

关键词：船舶搁浅数值仿真等效板厚法扶强材简化模型

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灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究

上海交通大学学报 2011年第4期45卷 576-580,584页

作者：陈昌松薛鸿祥唐文勇胡志强上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结... 详细信息

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结构可靠性技术,分析了立管构件的屈服极限状态,并进行了立管系统失效概率的求解及随机变量敏感性分析.结果表明,所提出的方法能充分考虑了深海平台系统的耦合效应,可以为灾害性海况下深水立管的可靠性评估提供有益的参考.

关键词：深水立管灾害性海况可靠性广义极值理论

线性剪切流中深海立管顺流涡激振动响应及疲劳损伤研究

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振动与冲击 2013年第19期32卷 1-6,27页

作者：王坤鹏薛鸿祥唐文勇上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

采用圆柱体顺流受迫振荡试验数据,并引入顺流流体力放大因子,建立考虑横流对顺流响应影响的深海立管顺流涡激振动预报模型。该模型假定对应顺流涡激振动两个不稳定区的涡脱落模式相互独立,因此允许对应于不同不稳定区的两个模态能量输... 详细信息

采用圆柱体顺流受迫振荡试验数据,并引入顺流流体力放大因子,建立考虑横流对顺流响应影响的深海立管顺流涡激振动预报模型。该模型假定对应顺流涡激振动两个不稳定区的涡脱落模式相互独立,因此允许对应于不同不稳定区的两个模态能量输入区相互叠加。运用建立的涡激振动预报模型对Hantangen试验模型进行分析,并与试验结果的位移均方根和主要控制模态进行了比较,结果均吻合较好。采用S-N方法,对顺流涡激振动诱发的深海立管疲劳损伤进行分析,研究了能量比截断值、顶端张紧力和流速分布对疲劳损伤的影响,得到一些有意义的结论。

关键词：顺流涡激振动能量输入叠加区域流体力放大因子疲劳损伤

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基于渐进结构优化的结构-声拓扑优化研究

声学学报 2008年第5期33卷 456-461页

作者：陈炉云王德禹上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200030

研究了连续结构在外力作用下的声辐射拓扑优化问题。运用有限元法(FEM)分析结构响应,运用边界元法(BEM)处理外场的声辐射问题,采用渐进结构优化(ESO)来进行声拓扑优化分析。以一平板为例分析了在外谐力作用下的结构-声辐射拓扑优化。结... 详细信息

研究了连续结构在外力作用下的声辐射拓扑优化问题。运用有限元法(FEM)分析结构响应,运用边界元法(BEM)处理外场的声辐射问题,采用渐进结构优化(ESO)来进行声拓扑优化分析。以一平板为例分析了在外谐力作用下的结构-声辐射拓扑优化。结果表明用渐进结构优化(ESO)来进行结构-声拓扑优化是可行的、有效的。

关键词：渐进结构优化拓扑优化声辐射问题优化问题连续结构结构响应有限元法边界元法

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剪切流下钢悬链线立管涡激振动响应研究

振动与冲击 2010年第10期29卷 4-8,98页

作者：饶志标杨建民付世晓李润培上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200030

给出线性轴向张力下顶端张紧式立管忽略弯曲刚度时的固有频率和模态振型解析解,与Shear7给出的结果进行比较。结果表明:在低于20阶模态数时,两种方法得到的固有频率能很好地符合;在高于20阶模态数时,随模态数的增加,两种方法得到的固有... 详细信息

给出线性轴向张力下顶端张紧式立管忽略弯曲刚度时的固有频率和模态振型解析解,与Shear7给出的结果进行比较。结果表明:在低于20阶模态数时,两种方法得到的固有频率能很好地符合;在高于20阶模态数时,随模态数的增加,两种方法得到的固有频率结果差距也逐渐变大,因此弯曲刚度不能忽略。由悬链线方程将钢悬链线立管等效为顶端张紧立管,通过研究顶端张紧式立管的涡激振动响应来研究钢悬链线立管的涡激振动响应。研究发现钢悬链线立管的静态位移与转化之后的等效立管均方根位移组成了类似于锯条的形状。

关键词：涡激振动钢悬链线立管响应预测线性轴向力