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板和加筋板附加水质量算法研究

吴芳  
【摘要】:船舶底部结构、液体舱等都与水接触,这些结构的振动总会引起周围水的运动,这相当于一种附加质量效应。船体结构是由板和梁组合而成的,因此计算板和加筋板的附加水质量具有重要的理论意义和实用价值。附加水质量一般可由试验方法或者计算方法获得,其中计算方法又分为经验算法和理论算法。 目前,船舶工程领域一般都采用经验公式计算船舶局部振动的附加水质量系数,但各种经验公式计算所得的结果又不尽相同。因此有必要对板和加筋板的振动附加水质量算法进行研究。 本文基于流固耦合方法,对浸入水中四边刚固和四边简支的矩形板和加筋板固有特性进行了一系列数值计算和分析,提出了浸水板和加筋板的两种附加水质量计算方法。一种方法是引入一个无因次系数M,绘制了板和加筋板振动附加水质量系数曲线,利用该曲线可以很方便地由空气中的固有频率直接计算出水中的固有频率。另一种方法是推导出了计算板和加筋板单位面积上附加水质量的公式,将利用该公式计算得到的附加水质量带入编写好的程序中,可以快捷的计算出板和加筋板在水中的固有频率和振型。本文提出的附加水质量算法不仅可以计算板和加筋板在水中的(1,1)模态的附加水质量,还可以计算(1,2)或(2,1)模态,以往的经验公式只能计算板和加筋板在水中的(1,1)模态的附加水质量。最后利用本文方法对方箱结构及机舱结构进行计算,并将本文方法所得结果与流固耦合模型分析结果以及试验值进行了比较,结果表明本文方法是准确可行的,并具有一定的实用价值和优越性。


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