船舶封閉式復(fù)合材料桅桿風(fēng)載特性規(guī)律研究.pdf

1、鑒于艦船桅桿隱身性的需要，綜合集成桅桿一般采用透波性較好的復(fù)合材料制造，復(fù)合材料具有特殊力學(xué)特性，如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍采用軍規(guī)中關(guān)于筒型鋼質(zhì)桅桿的計(jì)算載荷，則可能導(dǎo)致桅桿的局部過(guò)載，引起桅桿結(jié)構(gòu)破壞，因此本文對(duì)復(fù)合材料綜合集成桅桿開展風(fēng)載特性研究。
　　 論文首先以八邊形桅桿為基礎(chǔ)進(jìn)行桅桿剛性體數(shù)值計(jì)算可行性研究，通過(guò)適當(dāng)定義計(jì)算流域尺寸，網(wǎng)格類型及數(shù)目，湍流模型，得出數(shù)值計(jì)算可在誤差允許范圍內(nèi)準(zhǔn)確模擬桅桿的風(fēng)載特性。
　　

2、 復(fù)合材料特殊力學(xué)特性使桅桿具有“柔”性，如果桅桿變形幅值過(guò)大將會(huì)影響到流體域的求解，繼而影響到桅桿表面的風(fēng)壓分布，因此論文展開了集成桅桿的耦合分析，將流固耦合數(shù)值計(jì)算結(jié)果與模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果及桅桿剛性體數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析三者之間的差異。
　　 論文在對(duì)八變形桅桿簡(jiǎn)化載荷進(jìn)行有效性驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，國(guó)軍標(biāo)載荷對(duì)應(yīng)的位移最大值小于實(shí)際載荷對(duì)應(yīng)的位移最大值，如果復(fù)合材料桅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用國(guó)軍標(biāo)所規(guī)定的載荷施加方式，復(fù)合材料桅桿則可能因

3、局部過(guò)載導(dǎo)致變形過(guò)大而破壞。論文提出的風(fēng)載簡(jiǎn)化載荷考慮了復(fù)合材料的局部效應(yīng)，可對(duì)復(fù)合材料桅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
　　 隨后論文對(duì)四、六、八邊形綜合集成桅桿展開不同雷諾數(shù)，不同風(fēng)向角下的風(fēng)載特性研究，通過(guò)對(duì)大量工況進(jìn)行計(jì)算，獲得桅桿風(fēng)載隨雷諾數(shù)及風(fēng)向角的變化規(guī)律，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)論文計(jì)算中所采用工況的雷諾數(shù)均已超過(guò)臨界雷諾數(shù)，平均壓力系數(shù)，脈動(dòng)壓力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化趨于穩(wěn)定。八邊形、四邊形及六邊形桅桿平均壓力系數(shù)及脈動(dòng)壓力系數(shù)沿桅桿