详情

原文传递江海直达船船艏砰击载荷研究

论文题名：	江海直达船船艏砰击载荷研究
关键词：	船舶艏部;砰击载荷;压力峰值;数值仿真
摘要：	江海直达船受内河航道条件限制，型宽型深比B/D大于中国船级社现有规范上限值2.5，这意味着船型较为宽扁，使得江海直达船在海段航行时艏部更容易出水，砰击现象严重。本文采用模型试验和数值仿真相结合的方法研究了江海直达船艏部砰击载荷问题。主要研究和结论如下：　　1.设计了斜升角为45°刚性楔形体的入水砰击实验，实验完整记录了刚性楔形体模型的入水砰击过程，测量了刚性楔形体在不同高度入水砰击时各测点的砰击压力时程曲线及砰击压力峰值。得到以下结论：刚性楔形体各测点的砰击压力峰值随着入水速度的增加而增加，砰击压力峰值沿着楔形体垂向方向递减，在纵向方向上基本一致。　　2.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了实验中刚性楔形体的入水砰击过程，将数值仿真结果与实验结果进行对比，验证了用ANSYS/LS-DYNA数值仿真来研究二维刚性结构物入水砰击问题的有效性。　　3.在相似理论基础之上设计了江海直达船船艏缩尺比模型，开展了船艏模型在不同高度和不同纵倾角度之下的落水砰击实验。测得了江海直达船船艏模型在船底和外飘处各测点的砰击压力时程曲线及砰击压力峰值。得到以下结论：　　(1)船艏模型各测点砰击压力峰值均随着入水速度的增加而增加。　　(2)船艏模型纵倾5°入水时各测点砰击压力峰值达到最大值，之后随着船艏纵倾角度的增加砰击压力峰值减小。　　(3)中纵线上各测点的砰击压力峰值随着船艏模型纵倾角度的增加而逐步接近。　　(4)当船艏模型垂直入水砰击时，同一肋位上的测点中，中纵线上的测点砰击压力峰值最大。随着船艏模型纵倾角度的增加，同一肋位上的最大砰击压力峰值向舷侧测点移动。　　4.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了实验中江海直达船船艏模型入水砰击过程，比较相同测点处数值模拟砰击压力峰值与实验砰击压力峰值，验证用ANSYS/LS-DYNA数值模拟来计算研究三维刚性船艏入水砰击载荷的有效性。　　5.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了江海直达船船艏模型在纵倾不同角度和横摇不同角度的入水砰击过程。探讨了船底各肋位的砰击压力峰值和外飘处各肋位砰击压力峰值随着纵倾角度和横摇角度的变化规律。得到以下规律：　　(1)对于同一肋位的船底与外飘测点，随着船艏纵倾角度的增加，船底砰击压力峰值减小，但最大砰击压力峰值区域基本不变；外飘各肋位处的砰击压力峰值基本保持不变，但最大砰击压力峰值有向外飘根部移动的趋势。　　(2)对于同一肋位的船底和外飘测点，随着船艏横摇角度的增加，船底砰击压力峰值增大，且最大砰击压力峰值有向横摇反向舷侧移动的趋势；外飘处的最大砰击压力峰值增大，最大砰击压力峰值有向外飘根部移动的趋势。
作者：	姜伟
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	潘晋;吴卫国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文