海底閥箱流-固耦合特性研究.pdf

1、船舶海底閥箱(又名海底門或海水閥箱)是艦船供水系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)之一。海底閥箱的可靠性直接關(guān)系到船舶的正常營(yíng)運(yùn)和船上人員的生活及安全。目前隨著海軍裝備的日新月異,艦船各部分結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的安全性及可靠性要求也在不斷提高,以保障艦船的正常工作。但是船舶相關(guān)規(guī)范中關(guān)于海底閥箱方面的內(nèi)容幾乎是空白,因此,深入研究流體激勵(lì)作用下海底閥箱的結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)問題具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值和學(xué)術(shù)研究意義。
　　 本文通過流固耦合數(shù)值模擬方法研究了海底閥箱的結(jié)構(gòu)

2、運(yùn)動(dòng)特性,并結(jié)合哈爾濱工程大學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。并且進(jìn)一步對(duì)閥箱疲勞壽命進(jìn)行了初步分析探討,結(jié)合相關(guān)物理試驗(yàn),驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。
　　 第一,研究采用流固耦合數(shù)值模擬對(duì)海底閥箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)分析的方法。討論并選擇合適的湍流模型及較優(yōu)的計(jì)算網(wǎng)格,對(duì)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了流固耦合數(shù)值模擬,結(jié)果與物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的正確性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)四種常見結(jié)構(gòu)形式的海底閥箱模型進(jìn)行了流固耦合數(shù)值

3、模擬。
　　 第二,對(duì)海底閥箱的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。分析包括結(jié)構(gòu)固有特性(結(jié)構(gòu)干、濕模態(tài))和水流激勵(lì)作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)特性。
　　 第三,通過FSI計(jì)算,對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了校核。同時(shí),為易于擬合強(qiáng)度計(jì)算公式,以不同跨度海底閥箱為研究對(duì)象,確定一種較優(yōu)的簡(jiǎn)化加載方案,并依據(jù)簡(jiǎn)化加載結(jié)果擬合強(qiáng)度計(jì)算公式。
　　 第四,以某型船海底閥箱為例,分析其在工作狀態(tài)下的動(dòng)響應(yīng)規(guī)律。海底閥箱在工作時(shí),與外界存在質(zhì)量交換現(xiàn)象,為此有必