飛機(jī)外流場分析

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

流場分析中的有限元分析和強(qiáng)度分析

采用莫里森公式強(qiáng)度分析計(jì)算波浪載荷時(shí),需要預(yù)報(bào)流場內(nèi)水質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。由于FPSO的存在,除了入射波之外,波浪繞射和輻射效應(yīng)也不容忽略。因而,研究采用基于三維勢流理論的SESAM軟件預(yù)報(bào)舷外排水管處水質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。采用三維勢流理論進(jìn)行波浪載荷預(yù)報(bào)首先是建立三維水動力模型,包括濕表面模型和質(zhì)量模型等。應(yīng)用SESAM/PatranPre軟件,根據(jù)FPSO船體線型建立了全船濕表面模型,共劃分了3762塊面元,如圖所示。

應(yīng)用SESAM/PREFEM軟件,分別建立了表1所示的3種裝載工況的船體質(zhì)量模型,如圖所示。為了計(jì)及橫搖勃性阻尼,還定義了般龍骨模型。采用SESAM/WADAM軟件進(jìn)行水動力分析,獲得了舷外排水管水面以下部分波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的傳遞函數(shù),進(jìn)而應(yīng)用SESAM/PQSTRESP對水質(zhì)點(diǎn)速度與加速度進(jìn)行短期與長期預(yù)報(bào)。其中,滿載和壓載工況采用超越概率水平的長期預(yù)報(bào)值作為設(shè)計(jì)值,拖航工況采用3小時(shí)的短期極值作為設(shè)計(jì)值。

莫里森公式中包括慣性力凡和拖曳力凡兩部分。慣性力與構(gòu)件法向水質(zhì)點(diǎn)的加速度成正比,其表達(dá)式為:考慮海生物的影響,附加質(zhì)量系數(shù)Cm和拖曳力系數(shù)CD均取為1.0,762mm和914.4排水管垂向波浪載荷分布見圖所示。可見,壓載工況的波浪載荷要大于滿載和拖航工況。因此,排水管和支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析均只考慮壓載工況。

為了校核舷外排水管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,以及為進(jìn)一步支撐結(jié)構(gòu)有限元分析提供載荷邊界條件,對兩類舷外排水管在前述載荷作用下進(jìn)行了梁系分析。采用Nauticus/3D-beam軟件分別建立了7b2mm和4.4排水管的梁系模型,并根據(jù)其與舷側(cè)的連接方式設(shè)定了邊界條件。舷外排水管與舷側(cè)外板之間是通過4塊水平肘板連接,其中距基線最高1塊為固定型式,其余3塊為滑動型式。由船體艙段的有限元分析獲得舷側(cè)變形,并作為位移邊界條件考慮。

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