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)計中仍采用軍規(guī)中關(guān)于筒型鋼質(zhì)桅桿的計算載荷，則可能導(dǎo)致桅桿的局部過載，引起桅桿結(jié)構(gòu)破壞，因此本文對復(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)值計算可行性研究，通過適當(dāng)定義計算流域尺寸，網(wǎng)格類型及數(shù)目，湍流模型，得出數(shù)值計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大將會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)值計算結(jié)果與模型實(shí)驗結(jié)果及桅桿剛性體數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行對比，分析三者之間的差異。
　　 論文在對八變形桅桿簡化載荷進(jìn)行有效性驗證中發(fā)現(xiàn)，國軍標(biāo)載荷對應(yīng)的位移最大值小于實(shí)際載荷對應(yīng)的位移最大值，如果復(fù)合材料桅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用國軍標(biāo)所規(guī)定的載荷施加方式，復(fù)合材料桅桿則可能因

3、局部過載導(dǎo)致變形過大而破壞。論文提出的風(fēng)載簡化載荷考慮了復(fù)合材料的局部效應(yīng)，可對復(fù)合材料桅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
　　 隨后論文對四、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，通過對大量工況進(jìn)行計算，獲得桅桿風(fēng)載隨雷諾數(shù)及風(fēng)向角的變化規(guī)律，通過研究發(fā)現(xiàn)論文計算中所采用工況的雷諾數(shù)均已超過臨界雷諾數(shù)，平均壓力系數(shù)，脈動壓力系數(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)及脈動壓力系數(shù)沿桅桿