船体尾部结构流固耦合振动分析和试验研究
发布时间：2020-12-18 09:22
流固耦合现象存在于各行各业的方方面面。对于船舶而言,船舶航行于水面,舷侧和底部与水接触,同时船体内部设置液舱,舱内和舱外都存在流固耦合现象。一般工程中处理舷外水主要采用刘易斯图谱法和虚拟质量法,舱内水则以质量点的形式模拟,忽略了船体与液体的耦合作用。船体结构复杂,体积庞大,目前对船舶尾部振动的分析主要依靠数值模拟,很少会直接对尾部结构进行试验研究分析。基于此,本文将开展结构与外部流域和内部流域耦合振动的研究,分析水深、液面高度等外部因素对振动特性的影响,同时结合试验数据检验数值方法的可靠性。本文主要研究工作如下:(1)开展外部流域流固耦合振动问题的研究分析:以船上常见板格为研究对象,采用ansys流体有限元法,以及nastran流体有限元法和虚拟质量法,分析板格振动特性,研究板格单面接水水深和双面接水水深对振动特性的影响,以及不同边界条件对流固耦合振动特性的影响。针对一小水线面双体船,计算其干湿模态振动特性,分析小水线面双体船与常规单体船振动特性的差异,在此基础上,建立双片体有限元模型,研究双体间距对振动模态和附连水质量的影响,以及虚拟质量法的适用性。(2)开展内部流域流固耦合振动问题...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
流体域边界Figure2-1fluiddomainboundary
17图 2-2 虚拟质量法适用范围Figure 2-2 Scope of application of virtual mass method虚拟质量法进行结构在流体中的振动模态分析时，不需建立流体单据段（BulkData）中，通过卡片 ELIST，定义一组由 TRIA3 或 Q流固耦合交界面（即“湿面”），在卡片 MFLUID 中定义属性，包
上海交通大学硕士学位论文泊松比 0.3；对流体赋予水的属性，流体密度为3 1000 Kg /m，水中声速c 1460 m /s，其中与结构直接接触的流体单元的 KEYOPT(2)值设为 0，其余流体单元 KEYOPT(2)值设为 1。选取流体单元中流体与结构交界面上的节点，执行 FSI 操作，标记流固耦合界面。对悬臂梁模型底面施加固支约束，流场底部约束 z 向位移，自由液面施加压力为 0 的约束。定义分析类型为模态分析，选择非对称法进行模态计算，读取分析结果。在 Ansys 经典界面中用 APDL 语言程序分别计算悬臂梁干模态以及浸入水中115mm、265mm 和刚好浸没四种工况，四种工况下 ansys 中有限元模型如图 2-3~图2-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船低频水下辐射噪声的声固耦合数值计算方法[J]. 李清,杨德庆,郁扬. 振动与冲击. 2018(03)
[2]充液容器流固耦合模态仿真分析研究[J]. 薛杰,何尚龙,杜大华,李锋. 火箭推进. 2015(01)
[3]航天器贮箱液固耦合振动特性的仿真与试验研究[J]. 李青,韩增尧,马兴瑞. 宇航学报. 2014(11)
[4]平板流固耦合振动的数值分析[J]. 胡世良,鲁传敬,何友声. 上海交通大学学报. 2013(10)
[5]虚拟质量法在运载火箭模态分析中的应用[J]. 崔高伟,洪良友,张冬梅. 强度与环境. 2013(05)
[6]基于双渐进方法的水下爆炸气泡载荷作用下舰船的动态响应分析[J]. 张弩,宗智,张文鹏,孙雷,李章锐. 振动与冲击. 2012(23)
[7]有限域液体附加质量对板结构振动特性的影响[J]. 曲飞,李凯,李祥宁,杨雄辉. 中国舰船研究. 2012(03)
[8]基于ANSYS的流固耦合动力分析方法[J]. 杨吉新,张可,党慧慧. 船海工程. 2008(06)
[9]卧式圆形储油罐液固耦合模态分析[J]. 孙利民,张庆华,赵勇. 郑州大学学报(工学版). 2005(02)
[10]高速船舱壁加筋板流固耦合振动分析[J]. 裴智勇,吴卫国,翁长俭. 工程力学. 2003(02)
博士论文
[1]船舶双层底结构振动的流固耦合分析[D]. 闫锦.大连海事大学 2013
硕士论文
[1]船舶总体振动的附加水质量算法研究[D]. 何欢.大连理工大学 2014
[2]液舱舱壁振动的附加质量研究[D]. 诸俊楷.大连理工大学 2013
本文编号：2923762
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
流体域边界Figure2-1fluiddomainboundary
17图 2-2 虚拟质量法适用范围Figure 2-2 Scope of application of virtual mass method虚拟质量法进行结构在流体中的振动模态分析时，不需建立流体单据段（BulkData）中，通过卡片 ELIST，定义一组由 TRIA3 或 Q流固耦合交界面（即“湿面”），在卡片 MFLUID 中定义属性，包
上海交通大学硕士学位论文泊松比 0.3；对流体赋予水的属性，流体密度为3 1000 Kg /m，水中声速c 1460 m /s，其中与结构直接接触的流体单元的 KEYOPT(2)值设为 0，其余流体单元 KEYOPT(2)值设为 1。选取流体单元中流体与结构交界面上的节点，执行 FSI 操作，标记流固耦合界面。对悬臂梁模型底面施加固支约束，流场底部约束 z 向位移，自由液面施加压力为 0 的约束。定义分析类型为模态分析，选择非对称法进行模态计算，读取分析结果。在 Ansys 经典界面中用 APDL 语言程序分别计算悬臂梁干模态以及浸入水中115mm、265mm 和刚好浸没四种工况，四种工况下 ansys 中有限元模型如图 2-3~图2-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船低频水下辐射噪声的声固耦合数值计算方法[J]. 李清,杨德庆,郁扬. 振动与冲击. 2018(03)
[2]充液容器流固耦合模态仿真分析研究[J]. 薛杰,何尚龙,杜大华,李锋. 火箭推进. 2015(01)
[3]航天器贮箱液固耦合振动特性的仿真与试验研究[J]. 李青,韩增尧,马兴瑞. 宇航学报. 2014(11)
[4]平板流固耦合振动的数值分析[J]. 胡世良,鲁传敬,何友声. 上海交通大学学报. 2013(10)
[5]虚拟质量法在运载火箭模态分析中的应用[J]. 崔高伟,洪良友,张冬梅. 强度与环境. 2013(05)
[6]基于双渐进方法的水下爆炸气泡载荷作用下舰船的动态响应分析[J]. 张弩,宗智,张文鹏,孙雷,李章锐. 振动与冲击. 2012(23)
[7]有限域液体附加质量对板结构振动特性的影响[J]. 曲飞,李凯,李祥宁,杨雄辉. 中国舰船研究. 2012(03)
[8]基于ANSYS的流固耦合动力分析方法[J]. 杨吉新,张可,党慧慧. 船海工程. 2008(06)
[9]卧式圆形储油罐液固耦合模态分析[J]. 孙利民,张庆华,赵勇. 郑州大学学报(工学版). 2005(02)
[10]高速船舱壁加筋板流固耦合振动分析[J]. 裴智勇,吴卫国,翁长俭. 工程力学. 2003(02)
博士论文
[1]船舶双层底结构振动的流固耦合分析[D]. 闫锦.大连海事大学 2013
硕士论文
[1]船舶总体振动的附加水质量算法研究[D]. 何欢.大连理工大学 2014
[2]液舱舱壁振动的附加质量研究[D]. 诸俊楷.大连理工大学 2013
本文编号：2923762
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