【摘 要】
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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
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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的研究分析:以一液舱为研究对象,分别采用ansys流体有限元法和nastran流体有限元法以及虚拟质量法分析液舱半舱状态和满舱状态时的振动特性,研究舱内液面高度对振动模态的影响,以及相邻舱室液体分布对舱室振动特性的影响。(3)以一实船尾部缩尺试验模型为研究对象,介绍振动模态测试的模态参数识别法和相位共振法,采用ansys流体有限元法和nastran虚拟质量法计算尾部模型干、湿状态下尾部水舱有水和无水时的振动特性,以试验数据为依据,检验两种方法的适用性,研究模型舱内水和舷外水对振动特性的影响。
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