通气管桅杆水动力性能分析及试验
发布时间：2021-11-02 11:42
水下航行器是海军装备中重要的舰种,水下航行器的隐蔽性以及水下航行能力对水下航行器来说是极其重要的性能,这与其他敌方舰队作战时具有巨大的威胁性。水下航行器的通气管桅杆是水下航行器在水下进行气体交换时的重要结构,通气管桅杆的性能越好,强度越高,水下航行器的隐蔽性以及水下航行能力越好。为保证水下航行器获得更好的隐蔽性能和水下航行能力,研究通气管桅杆水动力性能,对水下航行器的发展具有重要的意义。本文结合波浪力理论以及Morison公式,对水下航行器的通气管桅杆在不同工况下所受阻力进行测量,并最终校核通气管桅杆的强度。具体的研究工作如下:第一,研究波浪力理论以及Morison公式,用MATLAB软件对波浪力以及Morison公式进行程序编写,通过程序计算通气管桅杆以0°攻角在水面平静状态、水面波浪状态、水下状态等工况下所受的阻力值,并对仿真结果进行分析。第二,利用CATIA软件建造通气管桅杆缩比模型,并用ICEM软件对模型进行网格划分,最终用Computational Fluid Dynamics软件计算通气管桅杆在水下0°攻角工况下所受的阻力以及在水下状态10°攻角工况下所受的阻力、升力,并对...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1装有通气管桅杆的U-XXIII型水下航行器
图 1.3.2 装有通气管桅杆的 U-XXI 型水下航行器针对 Morison 公式的研究，一些国外学者已经做了许多工作。在 1971 年，Hooft JP[1]采用 Morison 公式来计算半潜式平台的运动和强度，通过计算结果来确定平台在波浪中的行为。在此之后，M.Soylemez[2]针对波浪力的研究开发了可以准确预测波浪中完整或受损平台的大振幅振荡和稳定运动特征的程序。Abbas M Y 等学者[3]基于 Morison公式在常规波和不规则波中对半潜水器的动态分析进行了研究，使用非线性方程，通过系泊系统对动态行为的贡献进行评估。Sarpkaya T[4]针对计算结构附近的波浪气候，并记录波浪数据以及气象数据，以及应用相应的波浪理论，对结构的波浪载荷进行计算。Rainey R C T[5]对部分浸没在波浪中的海上结构的势流波浪载荷进行方程推导。Newman J N 等人[6]针对波幅与圆柱半径具有相同顺序的情况下，分析了垂直圆柱体对水波的衍射。Battjes J A[7]对于海浪数据以及实验室风浪数据，计算了海上柱体所受载荷。对于 CFD，它早已被用于进行水动力计算。由于船舶 CFD 的应用极大地提升了计
大尺寸结构物上的惯性力；（3）针对波浪绕射时主要作用于尺寸非常射力。于孤立桩柱等与入射波的波长相比尺度较小的结构物，波浪运动对这力大多数采用由莫里森等人提出的 Morison 公式来计算[38]。由于 Mor平惯性力和水平拖曳力所组成，因此选择相应的惯性力系数和拖曳力ison 公式来计算求解孤立桩柱等与入射波的波长相比尺度较小的结构关键。Morison 公式的应用，要求桩柱直径 D 与波长 L 之比较小，在 D / L 0. 2时适用。立圆柱体的波浪力对圆柱直立于海流中所受的波浪力进行推导，并对 Morison 方程进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式平台内孤立波载荷计算方法及其试验验证[J]. 陈晨,尤云祥,陈科. 海洋工程. 2018(04)
[2]海洋内孤立波作用下张力腿平台动力响应特性[J]. 马孟达,尤云祥,张新曙. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[3]半潜平台内孤立波载荷实验及其理论模型研究[J]. 黄文昊,尤云祥,石强,王竟宇,胡天群. 水动力学研究与进展A辑. 2013(06)
[4]张力腿平台内孤立波载荷及其理论模型[J]. 黄文昊,尤云祥,王竟宇,胡天群. 上海交通大学学报. 2013(10)
[5]圆柱型结构内孤立波载荷实验及其理论模型[J]. 黄文昊,尤云祥,王旭,胡天群. 力学学报. 2013(05)
[6]内孤立波中半潜平台动力响应特性[J]. 尤云祥,李巍,胡天群,曲衍,肖越,范模. 海洋工程. 2012(02)
[7]海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性[J]. 尤云祥,李巍,时忠民,曲衍,肖越. 上海交通大学学报. 2010(01)
[8]采用Rankine源、RANSFS组合方法求解计及波影响的船舶粘性绕流问题（英文）[J]. 蔡荣泉,陈义根,沈奇心,陈作钢. 船舶力学. 2000(03)
[9]Morison方程水动力系数归一化的探讨[J]. 李玉成. 水动力学研究与进展（A辑）. 1998(03)
博士论文
[1]跨海桥梁下部结构波流力计算方法研究[D]. 刘浪.西南交通大学 2017
[2]基于CFD的船舶阻力性能综合研究[D]. 倪崇本.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]深水钻井隔水管耦合力学分析与数值模拟[D]. 刘珊珊.东北石油大学 2016
本文编号：3471913
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1装有通气管桅杆的U-XXIII型水下航行器
图 1.3.2 装有通气管桅杆的 U-XXI 型水下航行器针对 Morison 公式的研究，一些国外学者已经做了许多工作。在 1971 年，Hooft JP[1]采用 Morison 公式来计算半潜式平台的运动和强度，通过计算结果来确定平台在波浪中的行为。在此之后，M.Soylemez[2]针对波浪力的研究开发了可以准确预测波浪中完整或受损平台的大振幅振荡和稳定运动特征的程序。Abbas M Y 等学者[3]基于 Morison公式在常规波和不规则波中对半潜水器的动态分析进行了研究，使用非线性方程，通过系泊系统对动态行为的贡献进行评估。Sarpkaya T[4]针对计算结构附近的波浪气候，并记录波浪数据以及气象数据，以及应用相应的波浪理论，对结构的波浪载荷进行计算。Rainey R C T[5]对部分浸没在波浪中的海上结构的势流波浪载荷进行方程推导。Newman J N 等人[6]针对波幅与圆柱半径具有相同顺序的情况下，分析了垂直圆柱体对水波的衍射。Battjes J A[7]对于海浪数据以及实验室风浪数据，计算了海上柱体所受载荷。对于 CFD，它早已被用于进行水动力计算。由于船舶 CFD 的应用极大地提升了计
大尺寸结构物上的惯性力；（3）针对波浪绕射时主要作用于尺寸非常射力。于孤立桩柱等与入射波的波长相比尺度较小的结构物，波浪运动对这力大多数采用由莫里森等人提出的 Morison 公式来计算[38]。由于 Mor平惯性力和水平拖曳力所组成，因此选择相应的惯性力系数和拖曳力ison 公式来计算求解孤立桩柱等与入射波的波长相比尺度较小的结构关键。Morison 公式的应用，要求桩柱直径 D 与波长 L 之比较小，在 D / L 0. 2时适用。立圆柱体的波浪力对圆柱直立于海流中所受的波浪力进行推导，并对 Morison 方程进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式平台内孤立波载荷计算方法及其试验验证[J]. 陈晨,尤云祥,陈科. 海洋工程. 2018(04)
[2]海洋内孤立波作用下张力腿平台动力响应特性[J]. 马孟达,尤云祥,张新曙. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[3]半潜平台内孤立波载荷实验及其理论模型研究[J]. 黄文昊,尤云祥,石强,王竟宇,胡天群. 水动力学研究与进展A辑. 2013(06)
[4]张力腿平台内孤立波载荷及其理论模型[J]. 黄文昊,尤云祥,王竟宇,胡天群. 上海交通大学学报. 2013(10)
[5]圆柱型结构内孤立波载荷实验及其理论模型[J]. 黄文昊,尤云祥,王旭,胡天群. 力学学报. 2013(05)
[6]内孤立波中半潜平台动力响应特性[J]. 尤云祥,李巍,胡天群,曲衍,肖越,范模. 海洋工程. 2012(02)
[7]海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性[J]. 尤云祥,李巍,时忠民,曲衍,肖越. 上海交通大学学报. 2010(01)
[8]采用Rankine源、RANSFS组合方法求解计及波影响的船舶粘性绕流问题（英文）[J]. 蔡荣泉,陈义根,沈奇心,陈作钢. 船舶力学. 2000(03)
[9]Morison方程水动力系数归一化的探讨[J]. 李玉成. 水动力学研究与进展（A辑）. 1998(03)
博士论文
[1]跨海桥梁下部结构波流力计算方法研究[D]. 刘浪.西南交通大学 2017
[2]基于CFD的船舶阻力性能综合研究[D]. 倪崇本.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]深水钻井隔水管耦合力学分析与数值模拟[D]. 刘珊珊.东北石油大学 2016
本文编号：3471913
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