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氮化硅陶瓷具有密度小强度高的优点,在深潜浮力设备领域具有广阔发展前景。然而陶瓷材料固有的脆性以及万米深海严苛的工作环境,使得氮化硅陶瓷空心浮力球在深水环境下面临着内爆的风险。为探究氮化硅陶瓷空心浮力球在内爆临界状态下的失效问题,设计并进行了三点弯曲试验,确定了氮化硅陶瓷材料的力学性能参数,包括弹性模量和破坏应力;随后对氮化硅陶瓷空心浮力球内爆试验的过程及结果进行了回顾总结;基于标准球壳模型与浮力球实物的CT扫描几何模型,对浮力球在内爆临界状态的失效过程进行了有限元仿真分析。结果表明：氮化硅陶瓷空心浮力球的性能存在一定不稳定性;结构内表面局部过大的拉应力是造成失效的主要原因,对内表面进行预加压处理或能提高其抗内爆性能。 相似文献
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耐压结构是深海潜器的重要组成部分,但在深海的高压环境中却存在内爆的风险。为研究陶瓷耐压结构水下内爆的流场特性,使用针对可压缩多相流问题开发的开源代码,采用直接数值模拟,应用自适应直角网格,对两种压力条件下的耐压结构水下内爆进行了数值模拟。通过低压模拟结果与理论解和试验值比较,验证了模拟方法的有效性,进而开展万米级深海陶瓷耐压结构水下内爆模拟。分析发现：陶瓷耐压结构发生内爆后,其内部气腔存在多次压缩—反弹现象,深海环境压力越大则反弹越不明显;气腔反弹阶段,在结构外部将产生数倍于深海环境压力的冲击波,且传播速度接近声速;冲击波压力峰值与到球心距离呈负指数幂函数关系;在相同深海环境压力下,耐压结构外部监测点的冲击波压力与球体半径呈正比例关系。 相似文献
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初始缺陷对深海载人潜水器耐压球壳塑性稳定性影响 总被引：5，自引：0，他引：5
载人深潜器耐压球壳是中厚度壳结构,当结构发生失稳时,球壳结构的局部部位因为材料达到屈服极限而发生了塑性变形.将有限元分析与经典理论相结合,研究弹性屈曲模态缺陷、局部缺陷以及球壳整体圆度和厚度偏差对中厚度球壳结构的塑性稳定性的影响.计算结果表明中厚度球壳结构对初始缺陷并不很敏感,对球壳结构当局部缺陷范围刚好达到临界弧长时结构的承载力最弱.通过缺陷结构和完善结构的极限承载力比较,提供了初始缺陷影响曲线. 相似文献
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本文采用有限元数值解法,对某水下结构内部球面隔壁开孔加强区,在均匀压力作用下的应力状态进行计算分析,力学模型由截顶锥壳单元组成,用作者研制的球壳开孔应力分析专用程序计算。本文给出了球壳开孔区的应力及其分布,与解析解和试验值额为吻合。本文还就孔口加厚板的厚度、宽度等结构参数的变化对应力集中系数的影响,进行了系列计算和分析,给出了相应曲线,可供设计者使用和参考。本文所介绍的方法使用简便,计算效率高,有实用价值。 相似文献
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越洋海啸会受大洋海脊的引导以俘获波的形式沿其传播上万千米,其携带的巨大能量会严重影响远场地区、威胁海岸地区的安全。本文基于MIKE21-BW模型,分别模拟0°(直海脊)至90°(直角弯曲海脊)不同弯曲角度海脊上俘获波的传播变形过程,并定量比较其能量分配。结果表明,海脊俘获波传至海脊转弯处,少部分能量会泄露出海脊重新以自由波的形式扩散至整个海域;部分能量会被反射回来形成与初始海啸波相反方向的俘获波沿海脊传播,反射的能量会随着海脊弯曲角度的增加而增加;还有一部分能量继续沿着弯曲的海脊向前传播,其随着海脊弯曲的角度增加而减小。 相似文献
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柔性水囊潜堤由橡胶制成,内部充水,具有结构简单、造价低廉等优点,能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性,在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究,重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性,并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较;同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪;与半圆柱刚性潜堤相比,柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势;内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素,适当降低内部初始水压,有利于增强柔性潜堤的变形程度,进而增加波能耗散,可获得更好的消波效果;而增加浸没深度即潜深,会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低,消波效果减弱。 相似文献
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深水Stokes波列的不稳定调制演化与实际海面的瞬变性、波浪破碎、畸形波等海洋现象密切相关,且波列在长期演化的过程中,演化特性会随着时间尺度的增加而改变,前人的研究多是针对其空间分布特性,对于波列内部能量的分布和变化趋势尚不清楚,因此引入熵的概念用于描述调制Stokes波列长期演化过程中任意时刻波浪场中不同频率波浪能量分布的均匀性。通过高阶谱方法数值模型,模拟了不同初始波陡条件下调制Stokes波列波数谱熵值的长期演化,给出不同阶段初始波陡和熵的关系,并将稳定状态熵值及谱形与典型海浪谱进行对比分析,发现调制Stokes波列长期演化的波数谱熵值和谱形均趋向实测JONSWAP谱,表明其经过长期演化发展,谱变宽变连续,波场内的能量分布趋向均匀并保持动态的平衡,同时也更加趋近于真实海浪。 相似文献
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潜堤对波浪传播变形的物理模型试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以不可渗透光滑潜堤为研究对象,基于波浪水槽试验,分析了规则波和不规则波通过淹没梯形潜堤时的波浪外部形态变化以及内部能量变化规律。探讨了不同波浪要素(周期、波高、淹没水深)对潜堤附近波高影响的变化规律。同时,探究了潜堤斜坡坡度、堤顶淹没水深对波浪频谱在频域分布的影响。研究结果表明:当波浪通过潜堤时,波浪主频能量衰减,波浪能量由低频向高频移动;潜堤斜坡坡度越大、堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越剧烈;波浪通过潜堤后高频波能量占潜堤次生波能量的1%~30%。 相似文献
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在考虑温度、压力、孔隙水化学及平均粒径分布对平衡影响的基础上，本文提出了海洋沉积物中气体水合物的热力学化学平衡理论模型，该模型用新的、基于能量守恒定律焓形式基础上的公式表示。模型表明温度压力增加时，为了与周围环境中的水体保持化学平衡，水合物带顶部的水合物将分解，这一结论与实验结果一致。 文章第二部分通过对挪威陆缘巨型滑坡Storegga滑坡的分析，说明了该模型的应用，计算时考虑了末次冰期及末次冰消期后最重要的两个变化（即海平面变化引起的静水压力变化及海水温度增加）。模拟结果表明，气体溶解度变化引起气体水合物熔融，从而诱发了Storegga陆坡下部的牵引式破坏。另外，利用该模型还进一步得到与以前观点相反的预测结果；以前认为水合物分解只能发生在气体水合物稳定带的底部，本模型的计算结果表明水合物带顶部的水合物先发生分解，这一预测结果目前已得到实验验证。 相似文献
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Underwater implosion, the rapid collapse of a structure caused by hydrostatic pressure, is a fully coupled, highly dynamic and nonlinear fluid-structure interaction (FSI) problem. The primary motivation behind studying implosion is the short-duration, high-pressure pulse generated in the surrounding water. This paper presents a simplified analytic method to estimate the energy in the pressure pulse, based on potential flow theory. The method accounts for the varying fluid pressure and accompanying FSI. The focus is on long, thin, unstiffened metallic cylindrical shells that collapse in mode 2. The implosion pulse energy is shown to be equal to the maximum system kinetic energy developed during collapse. The kinetic energy is calculated using an energy balance approach and analytic solutions for plastic energy dissipation and energy required to compress the internal air. The time-varying fluid pressure, and subsequently the work done by the fluid on the cylinder, is found using a novel explicit time-stepping methodology. The result is a pseudo-coupled analytic solution for the fluid pressure time history and implosion pulse energy. Solutions for pulse energy agree with RANS numerical simulations within 5%. 相似文献
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耐压舱设计是水下机器人的核心技术之一,其极限承载力研究是核心中的核心。针对球壳封盖加柱形壳体耐压舱,现行标准对于初始导入缺陷数值的确定往往过于保守,对于耐压舱体数量较多的无人潜水器来说,过大的设计质量是总体设计所无法接受的。首先采用装配体整体建模策略,建立复合屈曲的受力模型,将三大非线性影响因素同时引入到极限承载力研究中,提升了计算精度。然后分别针对确定性缺陷和非确定性缺陷结构开展极限承载力研究。最后,提出以0.23%的初始缺陷导入尺度作为球壳封盖加圆柱壳体的耐压壳体缺陷导入参数,给出了导入尺度的计算方法,并借助水压试验对上述参数的准确性进行验证。 相似文献
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在不同的条件下，脉冲激光在液体中激发的光声脉冲波的波阵面可近似为平面，柱面或球面．具有不同波阵面的声脉冲在液体中传播时，其前沿上升时间随传播距离的变化规律不同，因此，液体非线性参量和声脉冲上升时间改变量之间的关系也不同。本文讨论了平面、柱面和球面的波阵面的光声脉冲波的上升时间和传播距离的关系，并给出了相应的Ｂ／Ａ的表达式． 相似文献
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I. P. Chunchuzov V. G. Perepelkin S. N. Kulichkov G. I. Gorchakov M. A. Kallistratova A. V. Dzhola J. Lyu P. Teng Y. Yang W. Lin Q. Li Y. Sun 《Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics》2017,53(5):524-538
The influence of internal gravity waves on the spatial coherence and temporal variability of the atmospheric pressure, wind velocity, and gas constituents near Moscow and Beijing is studied in the mesoscale range of periods: from a few tens of seconds to several hours. The results of simultaneous measurements of variations in the atmospheric pressure (using a network of spaced microbarographs), wind velocity at different heights of the atmospheric boundary layer, and gas constituents are given for each city. The wave structures are filtered using a coherence analysis of the atmospheric pressure variations at different measurement sites. The dominant periods and the coherences, phase speeds, and horizontal scales of variations corresponding to these periods are estimated. The general mechanism of the influence of wave structures on meteorological fields and gas constituents is discussed, which is independent of the measurement site and the specificity of meteorological conditions. 相似文献
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Response Characteristics of Load on Vessels in Waves 总被引：2，自引：0，他引：2
QIAN Kun WANG Yanying WANG Dazheng
Research Assistant School of Naval Architecture Marine Engineering Dalian University of Technology 《中国海洋工程》1999,(3)
Considering the requirement of direct design and fatigue test for ships and floating structures byuse of FEM technique,a computational procedure of spectral analysis for wave load on the hull surface is de-veloped in this paper.The response of hydrodynamic pressure on the body surface to a designated sea state forships and floating structures is calculated by use of the revised strip method with the hull bound perturbationflow concept.The spectral function of wave load for the defined point on the body surface can be determinedfrom the Wiener-Khinhin theorem and the characteristic load value can be also obtained from spectral mo-ment analysis.A container ship is taken as a computational example and the sample of wave load with a cer-tain probability and corresponding encountered frequency is provided. 相似文献
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In the ionisation of Rydberg hydrogen atoms near a metal surface, the electron will escape from the nucleus and arrive at the detector in a time sequence. This probability flux train relies on the initial electron wave packet irradiated by the laser pulse. For simplicity, the laser pulse is usually simplified to a delta function in energy domain, resulting in a sharp initial arrival time with an exponentially decaying tail at the detector. Actually and semiclassically, the initial outgoing wave should be modeled as an ensemble of trajectories propagating away from the atomic core in all directions with a range of launch times and a range of energies. In this case, each pulse in the pulse train is averaged out rather than a sharp profile. We examine how energy and time averaging of the electron wave packet affects the resolution of escaping electron pulses and study the energy dependence of the arrival time for each pulse in the ionisation train. An optimization condition for the laser pulse shape to generate narrow ionisation electron pulse in the train is obtained. The ionisation rates with various excitation energy are calculated also, which show the excitation to higher N Rydberg states will narrow the electron pulse as well. 相似文献
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波浪与起伏水平板防波堤相互作用数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
利用自主研发的基于紧致插值曲线CIP(constrained interpolation profile)方法的数学模型,开展规则波与起伏水平板防波堤相互作用的数值模拟研究。模型在笛卡尔直角坐标下建立,以CIP方法为流场基本求解器,分步求解Navier-Stokes方程,利用高精度的流体体积类型的THINC/SW (tangent of hyperbola for interface capturing with slope weighting)方法重构自由液面,采用浸入边界IBM(immersed boundary method)方法处理波浪与起伏板防波堤的耦合作用问题,通过动量源项造波方法模拟波浪的产生。重点关注波浪的浅水变形和板两端涡旋脱落的非线性现象,分析不同潜深、波要素下的板周围流场分布、板的运动响应和波浪的反透射系数。结果表明:起伏水平板主要通过能量反射、板上浅水变形和板两端的涡脱落消能,能有效减小板后波高,具有作为防波堤的可行性。 相似文献
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利用Nd:YAG纳秒激光(波长为532和355 nm)对单晶硅在真空中进行了累积脉冲辐照,研究了表面微结构的演化情况.在激光辐照的初始阶段,532和355 nm激光脉冲均在硅表面诱导出了波纹结构,后者辐照硅表面后形成了近似同心但稍显混乱的环形波纹结构.随着脉冲数的增加,波纹结构逐渐演化为一种类似珠形的凹凸结构,最后形成准规则排列的微米量级锥形结构,该微结构的生长依赖于表面张力波和结构自组织.分析发现,形成的交叉环形结构主要是在355 nm激光辐照硅的过程中,表面张力波导致波纹结构部分叠加的结果. 相似文献