船舶在波浪中非线性横摇运动建模及稳定性研究

文章对船舶在波浪中非线性横摇运动模型进行分析,论述船舶在波浪中的横摇运动稳定性。对规则波浪下的船舶横摇运动稳定性进行了分析对比,从数学的角度对模型的可靠性和稳定性进行了仿真,实验数据表明在随机波浪的干扰下,船舶的横摇运动模型具有很强的抗干扰性能,能够胜任复杂的海洋环境,期望通过本文的研究能够提升船舶的工业设计水平。     

船舶并靠中海浪模型算法的研究

首先从波能谱入手,在ITTC标准海浪谱的基础上,利用等能量划分法,构造船舶并靠中的海浪模型;然后分析在此海浪模型中并靠两船的相对运动情况,在研究中发现波浪会对船舶的横摇有影响。针对并靠船舶的横摇设计变阻尼波浪补偿器,对船舶的相对运动进行补偿,保证船舶在并靠过程中的安全。     

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系，建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性，进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型，初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响，以及船舶操纵对波浪中船舶运动性能的影响。     

船舶波浪荷载概率统计计算方法的研究

本文以船舶航行海域波浪要素长期分布为基础,在波浪-荷载线性转换假定下,建立了船舶遭遇设计波浪时荷载的计算方法,并提出以对数正态分布来拟合荷载概率密度函数,从而为船舶结构可靠性设计中破坏概率的预报提供了依据。     

中长周期波浪条件下船舶航迹带宽度研究

针对现行《海港总平面设计规范》中航迹带宽度计算在中长周期波浪条件下存在的不足,对比分析国外航道规范中的研究成果,并通过船舶操纵模拟试验等技术手段,运用船舶外缘包络线法统计分析了不同航速、不同吨级的散货船在各种中长周期波工况下的航迹带宽度,给出了中长周期波浪条件下的波浪附加宽度参考值,并与国外规范中的设计取值进行了对比。     

船舶动态预测算法研究与仿真

针对预测船舶在波浪中的运动情况这一问题进行研究。首先,研究大型船舶在波浪中的运动特点,描述了船舶在水中的运动坐标系,并分析船舶在2种坐标系下的多种运动;然后,在此基础上对船舶运动的数学模型进行研究;对于船舶的动态预测,研究基于卡尔曼滤波理论进行预测的算法。最后,针对给定的某型船只的具体参数,在给定海情下进行船舶动态预测仿真,并对仿真结果进行分析。通过预测仿真实现,能够更好地预知船舶在波浪中的动态,及时调整船舶姿态,有效保证船舶安全运行。     

最大熵原理在船舶波浪载荷理性预报中的应用

本文介绍最大熵原理及其在船舶波浪载荷理性预报中的应用,详细地叙述了船舶随机波浪弯矩概率密度函数的求取原理与方法,通过二个实际船舶的例子,给出了这二艘船舶随机波浪弯矩概率密度函数及其统计推断值,显现出波浪载荷的理性预报方法及其最大熵方法的良好应用前景.     

船舶在随浪中的运动与横甩预报

本文在水平的随船坐标系下，建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。进行船舶在波浪中的回转运动和Z形操纵运动模型试验，验证数学模型的正确性。通过不同波浪和航速条件下船舶Z形操纵运动的模拟计算，预报船舶在随浪中的横甩，预报结果与试验结果比较一致。     

波浪中船舶横摇稳性的研究

本文采用瞬时湿表面变化的时域分析法。研究波浪中的船舶横摇稳性。通过对实例的分析与计算,得到小浪中船舶横摇稳性的特性,同时亦看到的船舶在波浪中的横摇恢复力居大角度横摇时表现出明显的非线性。本文给出了船舶在波浪中横摇稳性的计算方法以及波浪中稳性衡准的初步建议。     

波浪理论及其适用范围的探讨

波浪是海洋工程、港口海岸及近海工程、船舶工程等设计时需要考虑的主要动荷载,其波浪力的大小以及波浪沿结构物的爬高是设计港口、海洋平台、船舶需考虑的主要因素。在进行数值分析时,需要依据波浪理论进行计算。规则波波浪理论分为两种:椭圆余弦波理论和Stokes波理论。两种理论的适用范围各有不同,对于理论交叉范围中的波浪而言,采用不同的理论会导致截然不同的结果。因此,本文将探讨根据工程中波浪参数的实际情况如何选择适用的波浪理论。     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.     

静水中自由船模拖曳CFD模拟方法研究

基于BANS方程结合VOF处理自由面,建立了自由船模拖曳的数值模拟方法,并用于数条水面船模阻力的数值计算.数值模拟结果与模型试验的比较表明:在全Fr范围内,阻力数值计算结果与模型试验相差2%～3%之内,较拘束模计算准确度大为提高;兴波计算结果同样有明显改善;船模姿态的计算结果与模型试验也比较接近.建议在进行中高速水面船自由面绕流问题的数值计算时,使用自由模方法模拟.     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

分段式尾压浪板对高速船阻力性能的影响

基于CFD技术,以排水型高速船Model 5b为模型,寻求改善高速船阻力性能的尾压浪板新形式。首先尾压浪板新形式的确定在静水条件下进行,然后在波浪条件下验证该压浪板的阻力性能。基于CFD软件建立三维数值波浪水池,静水条件下采用切割体网格技术预报船模的阻力性能。波浪条件下数值水池入口采用直接造波方法,尾部采用人工阻尼消波方法,自由面采用VOF方法处理,采用重叠网格技术预报船模的阻力性能以及运动响应。确定一种比常规压浪板阻力性能优良的分段式压浪板,为船舶节能附体的研究提供参考。     

EFD and CFD for KCS heaving and pitching in regular head waves

The KCS container ship was investigated in calm water and regular head seas by means of EFD and CFD. The experimental study was conducted in FORCE Technology’s towing tank in Denmark, and the CFD study was conducted using the URANS codes CFDSHIP-IOWA and Star-CCM+ plus the potential theory code AEGIR. Three speeds were covered and the wave conditions were chosen in order to study the ship’s response in waves under resonance and maximum exciting conditions. In the experiment, the heave and pitch motions and the resistance were measured together with wave elevation of the incoming wave. The model test was designed and conducted in order to enable UA assessment of the measured data. The results show that the ship responds strongly when the resonance and maximum exciting conditions are met. With respect to experimental uncertainty, the level for calm water is comparable to PMM uncertainties for maneuvering testing while the level is higher in waves. Concerning the CFD results, the computation shows a very complex and time-varying flow pattern. For the integral quantities, a comparison between EFD and CFD shows that the computed motions and resistance in calm water is in fair agreement with the measurement. In waves, the motions are still in fair agreement with measured data, but larger differences are observed for the resistance. The mean resistance is reasonable, but the first order amplitude of the resistance time history is underpredicted by CFD. Finally, it seems that the URANS codes are in closer agreement with the measurements compared to the potential theory.     

基于STAR-CCM+的V型无压载水船阻力性能研究

为了能从根本上解决压载水带来的问题,研究人员提出了无压载水船的设计方案。采用STAR-CCM+数值模拟法,研究V型无压载水船的阻力性能。通过STAR-CCM+计算26 000 DWT常规油船的阻力,验证STAR-CCM+软件计算阻力的可行性和可靠性;计算系列V型无压载水船的阻力,并研究其随底倾角的变化规律;最后,以球鼻艏的长度和最大宽度为自变量变换球鼻艏,研究球鼻艏的长度和最大宽度对V型无压载水船阻力的影响。结果表明,设计的V型无压载水船总阻力比母型船有所增加,总阻力随底倾角的增加而增加,可通过优化球鼻艏改善V型无压载水船的阻力。研究结果为V型无压载水船的设计提供了一定的参考。     

内河船舶的浅水阻力计算

本文提供了一种估算内河船舶浅水阻力的方法。根据184条船模浅水阻力曲线及部分相应的深水阻力曲线,计算了经济航速、临界航速和不同航速下的兴波阻力系数。应用经修正的Prohaska方法计算了深、浅水形状因子。将上述这些量视为H/T、L/B、B/T和C_B的幂函数方程,应用回归分析确定其指数值。利用求得的回归公式即可进行深、浅水阻力计算,协助选择优良船型,进行主尺度分析,选配经济航速以提高营运经济性。本方法具有计算简便、适应范围广、计算精度高等优点。     

50m围网渔船波浪增阻数值模拟

采用STAR-CCM软件,以一条50m围网渔船船模为研究对象,分别计算研究了其约束运动模型在静水及迎浪情况下的阻力及相关性能。通过船模试验验证了STAR-CCM对渔船在静水运动中数值模拟的有效性。对渔船船模约束模型在不同波高和波长的波浪中阻力进行了计算和比较,研究了在考虑纵倾和升沉的情况下船舶波浪中阻力计算结果的差异,并讨论了波高和波长的变化对船舶波浪中总阻力计算结果的影响。     

基于SHIPFLOW软件的方尾舰船阻力快速预报

SHIPFLOW软件被广泛应用于基于阻力的船型方案优选,但其对舰船阻力预报的适用性却少有研究。为确保舰船方案论证及优选结果的准确性,针对常规水面舰船方尾船型开展计算分析,提出适用于方尾舰船兴波阻力计算的网格划分方式以及获取兴波阻力系数的方法。为准确估算舰船阻力,可引入排挤厚度来修改船体型值,以在兴波阻力计算中等效计入粘性影响,并在此基础上形成舰船阻力快速预报方法。将某方尾舰船阻力数值计算结果与试验结果进行了对比,结果表明,预报误差基本控制在7%以内,验证了该方法的可行性。     

中速三体船型PCC的可行性研究(英文)

In the present paper, a new trimaran Pure Car Carrier (PCC) is proposed and a feasibility study on the ship is carried out. In this study, first, the effective horse power (EHP)/car of the PCC running in still water is predicted. By comparing the predicted EHP/car with that of a conventional mono-hull PCC, it is found that the trimaran PCC is superior to the conventional mono-hull PCC at rather higher speed. As ship speed increases, the reduction of the resistance of the trimaran is bigger. It is also found that at common service speed of PCCs, the EHP/car of a small PCC is lower than that of a conventional PCC. Secondly, the optimal L/B of a main-hull of the trimaran PCC in still water is determined. The optimal L/B of the main-hull varies with ship speed and size because the wave resistance decreases but the frictional resistance increases as L/B of the hull increases. As ship size increases, the optimal L/B of the main-hull of the trimaran PCC decreases.