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原文传递邮轮开敞娱乐区域典型结构风致振动分析

论文题名：	邮轮开敞娱乐区域典型结构风致振动分析
关键词：	豪华邮轮;开敞娱乐区域;典型结构;风致振动;流固耦合;风洞试验
摘要：	豪华邮轮作为造船工业“皇冠上最耀眼的明珠”具有较高的建造难度，代表着船舶制造业的最高水准。目前，我国还未掌握其建造技术，而随着人民生活水平的逐步提高，旅游业的迅速发展，对远洋旅游的需求日益凸显，因此，解决豪华邮轮关键设计制造技术，推动旅游业发展，对我国制造业水平步入高端制造的行列具有重大意义。基于邮轮的舒适性建设需求，振动噪声控制成为邮轮的重点技术难题，而邮轮本身具有高耸丰满的上层建筑，属于风敏感结构，在开阔海平面上会受到来自各方向的风场作用，继而在开敞区域会产生复杂的风场，而考虑到上层建筑的轻量化，通常开敞区域的结构跨度大重量轻，致使在风场作用下易产生复杂的风致振动进而影响舒适性。　　本文以邮轮开敞娱乐区域的典型结构为研究对象，依据风洞试验对流固耦合方法进行了探讨与验证，并将全船风场计算结果作为开敞娱乐区域风场空间输入的初始条件，从而对该区域的典型导轨架结构在各海上风况下进行了风致振动计算分析。　　论文主要研究工作如下：　　（1）为验证并探讨典型结构的风致振动数值计算方法，开展了典型结构的风洞试验，依据邮轮开敞娱乐区域的条件设计了典型杆结构与板结构的试验模型，分别进行了刚性测力试验以及风激振动试验，并对试验模型的设计加工、平台的设计搭建、实验仪器布置、工况设置及测试流程进行了阐述。　　（2）基于CFD与有限元的联合仿真对典型板结构与杆结构进行了开敞式风洞试验数值模拟，并依据风洞试验结果分别进行了网格无关性研究、时间步长探讨、湍流模型的探讨，经试验误差分析及计算效率的综合考虑，选取了相应的流固耦合参数。在此基础上进行了数值计算方法在各工况下的对比验证，并利用所验证的流固耦合方法对开敞式风洞中板结构的风致振动进行了分析。　　（3）基于CFD方法，对邮轮在不同风况下开展了全船风场仿真计算，并分析了全船以及开敞娱乐区域的风场及风压分布。为得到全船风环境下开敞娱乐区域的风场输入，进行了子域法的验证，并利用子域法及（2）的结论方法，进行了邮轮开敞娱乐区域典型导轨架结构的风致振动计算分析。　　（4）基于（3）的计算方法流程，以及各风况下全船的风场结果，对开敞娱乐区域典型导轨架结构在不同风速及风向角下进行了风致振动计算，分析了不同风况下导轨架结构不同位置的风压风场分布特性、振动位移与加速度特性，依据标准和规范对导轨架结构的风致振动特性进行了评价，并给出了相应的建议。　　本文通过对邮轮开敞娱乐区域典型结构进行风致振动研究，为邮轮开敞区域结构的风致振动预报方法及控制提供参考与指导，对改善邮轮开敞区域舒适性具有重要意义。
作者：	冯喜良
专业：	船舶与海洋工程
导师：	吴卫国;甘进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022