飛機外流場分析

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯網

流場分析中的有限元分析和強度分析

采用莫里森公式強度分析計算波浪載荷時,需要預報流場內水質點的速度和加速度。由于FPSO的存在,除了入射波之外,波浪繞射和輻射效應也不容忽略。因而,研究采用基于三維勢流理論的SESAM軟件預報舷外排水管處水質點的速度和加速度。采用三維勢流理論進行波浪載荷預報首先是建立三維水動力模型,包括濕表面模型和質量模型等。應用SESAM/PatranPre軟件,根據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量模型,如圖所示。為了計及橫搖勃性阻尼,還定義了般龍骨模型。采用SESAM/WADAM軟件進行水動力分析,獲得了舷外排水管水面以下部分波浪水質點運動的傳遞函數,進而應用SESAM/PQSTRESP對水質點速度與加速度進行短期與長期預報。其中,滿載和壓載工況采用超越概率水平的長期預報值作為設計值,拖航工況采用3小時的短期極值作為設計值。

莫里森公式中包括慣性力凡和拖曳力凡兩部分。慣性力與構件法向水質點的加速度成正比,其表達式為:考慮海生物的影響,附加質量系數Cm和拖曳力系數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,排水管和支撐結構強度分析均只考慮壓載工況。

為了校核舷外排水管的結構強度,以及為進一步支撐結構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,并根據其與舷側的連接方式設定了邊界條件。舷外排水管與舷側外板之間是通過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變形,并作為位移邊界條件考慮。

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