飞机外流场分析

2016-08-24 by:CAE仿真在线来源:互联网

流场分析中的有限元分析和强度分析

采用莫里森公式强度分析计算波浪载荷时,需要预报流场内水质点的速度和加速度。由于FPSO的存在,除了入射波之外,波浪绕射和辐射效应也不容忽略。因而,研究采用基于三维势流理论的SESAM软件预报舷外排水管处水质点的速度和加速度。采用三维势流理论进行波浪载荷预报首先是建立三维水动力模型,包括湿表面模型和质量模型等。应用SESAM/PatranPre软件,根据FPSO船体线型建立了全船湿表面模型,共划分了3762块面元,如图所示。

应用SESAM/PREFEM软件,分别建立了表1所示的3种装载工况的船体质量模型,如图所示。为了计及横摇勃性阻尼,还定义了般龙骨模型。采用SESAM/WADAM软件进行水动力分析,获得了舷外排水管水面以下部分波浪水质点运动的传递函数,进而应用SESAM/PQSTRESP对水质点速度与加速度进行短期与长期预报。其中,满载和压载工况采用超越概率水平的长期预报值作为设计值,拖航工况采用3小时的短期极值作为设计值。

莫里森公式中包括惯性力凡和拖曳力凡两部分。惯性力与构件法向水质点的加速度成正比,其表达式为:考虑海生物的影响,附加质量系数Cm和拖曳力系数CD均取为1.0,762mm和914.4排水管垂向波浪载荷分布见图所示。可见,压载工况的波浪载荷要大于满载和拖航工况。因此,排水管和支撑结构强度分析均只考虑压载工况。

为了校核舷外排水管的结构强度,以及为进一步支撑结构有限元分析提供载荷边界条件,对两类舷外排水管在前述载荷作用下进行了梁系分析。采用Nauticus/3D-beam软件分别建立了7b2mm和4.4排水管的梁系模型,并根据其与舷侧的连接方式设定了边界条件。舷外排水管与舷侧外板之间是通过4块水平肘板连接,其中距基线最高1块为固定型式,其余3块为滑动型式。由船体舱段的有限元分析获得舷侧变形,并作为位移边界条件考虑。

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