隨著全球氣溫的升高,北極海域的大部分冰層逐漸融化,極地地區(qū)貯藏的豐富資源和極具價(jià)值的北極航道已成為各國(guó)的焦點(diǎn),因此極地船舶的需求大大增加。極地運(yùn)輸船舶核心關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題的研究代表了一個(gè)國(guó)家船舶建造業(yè)的水平,制約一個(gè)國(guó)家的話語(yǔ)權(quán),影響著世界新格局。我國(guó)在極地船舶研發(fā)建造能力方面還有很大提升空間,政府和學(xué)術(shù)界著重提出今后極地船舶的重點(diǎn)研究對(duì)象為極地原油運(yùn)輸船和極地甲板運(yùn)輸船。船舶是水上的一種重要的交通運(yùn)輸工具,在其航行中遇到的碰撞過(guò)程必然受其周圍水域影響。目前對(duì)于船冰碰撞的研究,大多數(shù)學(xué)者通常使用附連水質(zhì)量法代替水介質(zhì)的作用,而忽略船冰碰撞過(guò)程中水壓變化的影響。綜上所述,一方面開(kāi)展船水冰耦合技術(shù)研究,另一方面進(jìn)行船體板架碰撞載荷下失效模式與載荷預(yù)報(bào)的研究,對(duì)于提高極地船舶的結(jié)構(gòu)安全性具有重要的科學(xué)意義,是極地運(yùn)輸船舶亟待解決的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題。本文主要工作內(nèi)容如下:（1）分析船-冰會(huì)遇過(guò)程中所使用的理論及數(shù)值方法。闡述三維粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本控制方程、兩方程模型中的RNG k-ε模型的控制方程及參數(shù)設(shè)定和自由液面-VOF模型。之后介紹流場(chǎng)的數(shù)值解法和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),最后對(duì)數(shù)值波浪水池做了簡(jiǎn)要闡述。... 

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 兩物體水動(dòng)力相互作用研究進(jìn)展
        1.2.2 船冰碰撞研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第2章 三維粘性流的基本理論和數(shù)值計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 基本控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 自由液面-VOF計(jì)算模型
    2.3 流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法
        2.3.1 控制方程的離散
        2.3.2 壓力速度耦合問(wèn)題的有限體積法
    2.4 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)
    2.5 數(shù)值波浪水池
        2.5.1 數(shù)值造波理論
        2.5.2 數(shù)值消波
    2.6 本章小結(jié)
第3章 波浪中船冰會(huì)遇及碰撞簡(jiǎn)化計(jì)算方法研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模型
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 計(jì)算網(wǎng)格
        3.2.3 邊界條件設(shè)置
        3.2.4 監(jiān)測(cè)面設(shè)置
    3.3 船冰相對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬
        3.3.1 不同時(shí)刻水汽兩相云圖
        3.3.2 船體表面壓力
        3.3.3 各監(jiān)測(cè)面壓力變化曲線
    3.4 舷側(cè)外板各監(jiān)測(cè)面壓力載荷預(yù)報(bào)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 船-冰碰撞載荷下船體舷側(cè)結(jié)構(gòu)失效模式研究
    4.1 引言
    4.2 LS-DYNA理論基礎(chǔ)
        4.2.1 顯示求解分析方法
    4.3 模型建立
        4.3.1 船體有限元模型的建立
        4.3.2 冰層的計(jì)算模型
        4.3.3 接觸算法與摩擦系數(shù)
        4.3.4 預(yù)壓力施加
    4.4 船冰的材料參數(shù)和失效準(zhǔn)則
        4.4.1 船體的材料屬性和失效準(zhǔn)則
        4.4.2 海冰的材料參數(shù)與失效準(zhǔn)則
        4.4.3 冰山材料模型合理性驗(yàn)證
        4.4.4 碰撞場(chǎng)景及碰撞參數(shù)
    4.5 碰擦下船體失效模式分析
        4.5.1 舷側(cè)結(jié)構(gòu)損傷變形
        4.5.2 舷側(cè)碰撞力時(shí)歷曲線
        4.5.3 能量吸收
        4.5.4 碰擦下船體結(jié)構(gòu)失效模式
    4.6 正撞下船體失效模式分析
        4.6.1 舷側(cè)結(jié)構(gòu)損傷變形
        4.6.2 舷側(cè)碰撞力時(shí)歷曲線
        4.6.3 能量吸收
        4.6.4 正撞下船體結(jié)構(gòu)失效模式
    4.7 碰擦與正碰下仿真結(jié)果分析
    4.8 本章小結(jié)
第5章 冰載荷下舷側(cè)外板失效的簡(jiǎn)化解析計(jì)算
    5.1 引言
    5.2 簡(jiǎn)化解析基本理論
        5.2.1 簡(jiǎn)化解析基本思路與假設(shè)
        5.2.2 計(jì)算方法
    5.3 一種新的板受楔形撞頭側(cè)撞的解析計(jì)算與驗(yàn)證
        5.3.1 板受楔形撞頭的簡(jiǎn)化解析模型
        5.3.2 新解析預(yù)報(bào)模型的驗(yàn)證與分析
            5.3.2.1 試驗(yàn)介紹
            5.3.2.2 有限元模型
            5.3.2.3 結(jié)果討論
    5.4 舷側(cè)外板受楔形撞頭側(cè)撞的解析計(jì)算與驗(yàn)證
        5.4.1 舷側(cè)外板結(jié)構(gòu)損傷變形的簡(jiǎn)化解析計(jì)算
        5.4.2 解析計(jì)算結(jié)果與船冰碰撞數(shù)值結(jié)果的對(duì)比
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]破冰船艏部冰載荷計(jì)算及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究[D]. 何文心.江蘇科技大學(xué) 2017
[3]艏部形狀對(duì)船—冰碰撞性能的影響研究[D]. 史江海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]冰材料模型與局部形狀對(duì)船冰碰撞影響研究[D]. 高巖.上海交通大學(xué) 2015
[5]冰載荷作用下船體結(jié)構(gòu)抗碰撞擠壓性能研究[D]. 張淼溶.江蘇科技大學(xué) 2014
[6]船—船非定常水動(dòng)力相互作用數(shù)值研究[D]. 張晨曦.上海交通大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3684809