基于数值模拟的空投式海洋应急漂流浮标结构设计及优化

论文摘要

随着海上核动力系统的不断发展,我国越来越重视海上放射性元素的跟踪与监测。在对海洋放射性元素监测方法的查询与分析后,针对随机性强、响应快速、经济便宜以及从人身安全的角度出发,选择海洋浮标系统对海上放射性元素进行应急跟踪与监测。近年来随着海洋的不断开发与利用,海洋浮标的发展也越来越迅速。本文基于海上漂流浮标模型,通过设计优化、仿真分析及装配试验等手段,完成了一款在海洋核事故发生时可以快速响应、大面积实施布防以及远程投放控制的应急监测漂流浮标。本文针对所设计浮标强度要求较高的特性,采用对浮标壳体及中心板的抗冲击强度进行数值分析的方法,完成了对壳体种类的选择;并且采用添加加强筋及增加底面厚度的方法进一步优化了壳体的强度。经最终稳定性校核后,符合浮标工作的稳定性要求。在研究浮标入水过程的冲击响应及姿态时,采用Abaqus中CEL算法进行了浮标入水过程的仿真分析,得出了浮标在带有水平速度且正向倾斜入水时稳定性最好的结论。而后通过数值水池的建立,得出了常规海况下浮标在波浪中的静稳性,并针对事故海域采用添加锚泊系统来提升浮标静稳性的方法,根据添加不同质量锚时浮标静稳性的变化,选择出了所加锚的合理质量。针对小范围内大量浮标投放过程中的碰撞情况,进行了壳体碰撞的强度分析,并根据浮标壳体失效破裂的情况及位置,采用在浮标顶部添加橡胶保护圈的方法,达到了进一步增强浮标壳体的抗撞击能力目的。最后完成了浮标实体的设计装配工作,并对浮标进行了投放分析及实验验证,得出的结果与仿真分析结果基本一致,可以完成对突发事件的应急监测。本文对应急监测漂流浮标所做的设计计算、仿真分析、多角度改进及装配试验对研究海洋辐射监测系统及浮标功能多样化都具有参考价值,也为实际工程中研发其他的浮标系统积累了经验。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 顾宁

导师: 王进,张颖颖

关键词: 海洋辐射监测,漂流浮标,浮标壳体,冲击响应,静稳性,数值水池,仿真分析

来源: 青岛理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 青岛理工大学

分类号: P715.2

DOI: 10.27263/d.cnki.gqudc.2019.000425

总页数: 98

文件大小: 7558k

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标签：海洋辐射监测论文;  漂流浮标论文;  浮标壳体论文;  冲击响应论文;  静稳性论文;  数值水池论文;  仿真分析论文;