不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响

随着舰载机及精密电子设备普遍装备现代舰船,与之相关的安全性及可靠性影响因素也逐渐受到关注[1].舰船舰面气流场对舰载机的安全起降影响显著.在不同的工况条件下,舰船气流场会产生变化,进而影响到舰载机的安全作业.本文利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行数值模拟计算,观察工况条件发生变化时模型舰面气流场的变化情况.从模型的选取、参考舰船舰载机起降方式等方面加以讨论,对不同工况条件下舰船空气流场的数值计算结果进行了对比和分析.     

舰船气流场品质评估指标研究

舰船甲板气流场是载机舰船水线以上船体、上层建筑等的几何外形及布置设计的一个不能忽略的因素,它直接影响舰载机的起降安全.但目前还没有系统的舰船气流场品质评估指标.本文基于国内外舰船气流场研究成果,提出舰船气流场品质评估指标,主要包括速度大小和梯度、涡、湍流强度、频域谱等,并以一简化护卫舰模型(SFS)为计算对象,利用提出的评估指标对其进行评估,将数值模拟结果与试验进行对比,旨在为今后载机舰船气流场评估和水线以上船体外形及上层建筑设计提供借鉴.     

舰船气流场品质评估指标研究

舰船甲板气流场是载机舰船水线以上船体、上层建筑等的几何外形及布置设计的一个不能忽略的因素,它直接影响舰载机的起降安全。但目前还没有系统的舰船气流场品质评估指标。本文基于国内外舰船气流场研究成果,提出舰船气流场品质评估指标,主要包括速度大小和梯度、涡、湍流强度、频域谱等,并以一简化护卫舰模型(SFS)为计算对象,利用提出的评估指标对其进行评估,将数值模拟结果与试验进行对比,旨在为今后载机舰船气流场评估和水线以上船体外形及上层建筑设计提供借鉴。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

两种飞行甲板形式的舰船空气流场特性比较

搭载固定翼飞机的水面舰船受多种因素的影响,通常会采用多种飞行甲板形式,尤其是在没有配备弹射器但搭载有固定翼飞机的舰船上,是否采用滑跃式起飞甲板,采用后舰面空气流场会有哪些变化是在总布置设计必须要讨论的问题.本文通过在定常条件下,同一船型上采用的2种飞行甲板舰面布置方案进行了多个工况的空气流场模拟计算,对计算结果进行分析,观察模拟出的二维/三位流线形态,对舰船采用不同飞行甲板形式的气流场特性进行了初步的探讨.     

舰船气流场数值仿真对模型处理的敏感性分析

分别以国际通用简化载机护卫舰模型(SFS)和美国航母模型为对象,通过舰船气流场数值模拟对舰岛几何简化(不同形状)、边界层的处理等敏感性进行了研究分析,得到的主要结论为:舰船整体气流场特征对舰岛(舰桥)的几何简化(形状)不敏感,除在风向方向,舰岛后方的有限区域内气流场特征有所不同外,其他区域流场特征基本不变。对于护卫舰的飞行甲板关注空域、航母后方的着舰路径空间点位置,舰岛的几何简化(不同形状)对这些区域流场特征的影响可以忽略。舰船整体气流场特征对舰船壁面边界条件的处理方式也呈现不敏感特性,对于非结构网格,近壁区网格无须采用菱柱形网格,y+在o(10)~o(1 000)范围内均得到了基本一致的结果。由于舰船整体气流场特征对边界层的不敏感性,建议采用无粘假设对舰船整体气流场进行数值仿真。     

舰船上层建筑的隔振及抗冲击特性分析

舰船上层建筑由于有众多的仪器设备,因而其隔振与抗冲击性能受到重视.采用基于有限元的数值模拟方法,对某舰船上层建筑进行了隔振与抗冲击设计以及动力学特性分析.为了揭示舰船上层建筑的振动与冲击响应规律,模拟分析了上层建筑的隔振形式以及隔振参数对来自机舱振动传递的影响,探讨了水下非接触爆炸载荷,包括爆炸冲击波以及爆炸产生的二次脉动对舰船上层建筑的影响,为舰船的隔振与抗冲击设计提供了参考.     

基于相对熵排序的舰船甲板气流场评价方法

为有效开展对大型舰船甲板气流场的评估工作,提出一种基于相对熵排序的气流场评价方法。首先,数值模拟3艘国外大型舰船同一工况条件下的舰面空气流场状态,给出起飞、降落跑道气流场速度和甲板面压力变化等评价气流场的关键参数,然后,根据这些指标参数建立舰船甲板气流场的评价指标体系,其重要程度需依据相关领域的多位专家通过商讨后得出,最后,引入相对熵的概念改进传统的TOPSIS方法,对3艘舰船的气流场方案进行综合评价。应用实例表明,该方法可为舰船甲板气流场评价提供一种可行、有效的新途径。     

利用缩比模型CFD数值模拟计算舰船舰面空气流场相似准数的影响探讨

舰载航空系统是现代舰船的重要组成部分,舰船空气流场对舰载机起降的安全性有明显的影响,因此,舰船空气流场特性研究对全船总体性能具有重要意义.目前,对舰船空气流场的研究方法主要有实船测量、模型试验及数值模拟等方法,利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行CFD数值模拟具有成本较低和周期较短的优点.缩比模型计算需要考虑相似性问题,文章针对此问题从缩比模型的采用、流场模型试验时相关的相似准数影响等方面加以讨论,其中还针对模型试验时不同雷诺数的影响进行了数值模拟计算.     

舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

准确确定海船初稳性高度界限面及综合稳性界限面的方法探讨

本文介绍了确定船舶初稳性高度界限面和综合稳性界限面的准确方法，通过对初稳性高度界限面问题的讨论，完善了载荷变动求取船舶初稳性高度变化量及改变载荷调整船舶初稳性高度的理论计算公式，并为船舶驾驶员在载荷变动时判断船舶初稳性高度的变化情况提供了准确可靠的方法。通过对船舶综合稳性界限面问题的讨论，建立了改变载荷求取船舶综合稳性变化量及调整船舶综合稳性的理论计算公式，为船舶驾驶员在载荷变动时判断船舶综合稳性的变化情况提供了准确可靠的方法。     

混合蚁群算法求解集装箱箱位分配问题

集装箱船配载过程中的重要环节是合理的箱位分配,它对保证集装箱船装载后的航行性能及其码头装箱效率有重要的影响.随着集装箱船的大型化及待装船箱量的增加,该问题的求解较为困难.结合集装箱船配载中箱位分配的实际操作特点,提出了利用与禁忌算法相结合的混合蚁群算法来求解集装箱的箱位分配问题.仿真模拟试验表明该算法能够在不影响装箱难度的同时,大幅提高集装箱装船后船舶的航行性能.     

船舶类型及吨位因素对船舶系缆力的影响

船舶因素对船舶系缆力的影响主要包括船舶吨级、船舶载量、船舶类型。通过模型试验研究船舶吨位、船舶装载量及船舶类型对船舶系缆力的影响。得到的船舶系缆力随上述因素变化的一般规律可供工程设计参考。     

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.     

船舶电力推进系统特性仿真实验研究

船舶电力推进有广阔应用前景,并显示出巨大的发展潜力,为研究船舶电力推进系统,本文在构建了一种新颖的船舶综合全电力推进实验模拟系统的基础上,在实验室对船舶电力推进系统中的二种典型工况进行了模拟实船工况仿真实验,并对实验结果进行了分析.实验结果表明该仿真系统能很好地模拟实船工况,有一定的科研及实用价值.     

Prediction method of hydrodynamic forces acting on the hull of a blunt-body ship in the even keel condition

The mathematical modeling group (MMG) model is well known and is widely used in the field of ship maneuverability. However, the MMG model can be applied only after determination of the hydrodynamic coefficients either from comprehensive captive model tests or from general empirical data. Around the cruising speed, when a ship's drift angle is relatively small, several methods have been developed to predict hydrodynamic coefficients from the ship's principal particulars, e.g., Kijima's method. Kijima's method is efficient in predicting the ship's maneuverability at the initial design stage and is even able to assess the effect of changes in stern design. Similarly, for the low speed range when a ship's drift angle is relatively large, several methods for predicting the ship's hydrodynamic coefficients have been proposed, based on captive model tests, such as those by Kose, Kobayashi, and Yumuro. However, most of the methods developed for low speeds cannot be applied to general ship types without additional experiments being performed. In contrast, Karasuno's method uses theoretical and empirical approaches to predict the hydrodynamic forces, even for large drift motions. Although Karasuno's model utilizes the ship's principal particulars and is applicable to a general vessel, it has not been widely used. This is because the form of Karasuno's model is relatively complicated and its accuracy around the cruising speed is less than that for other methods that have been specifically developed for the cruising speed range. A practical method for predicting hydrodynamic forces for the entire operating speed range of blunt-body ships is proposed in this article. It is based on the MMG model and predicts hydrodynamic coefficients based on a ship's principal particulars. A regression model for the proposed method has also been proposed by analyzing 21 different blunt-body ships. Finally, simulations of a very large 4-m crude carrier (VLCC) model using the proposed method were carried out and the results compared with free-running experiments (both at the cruising speed and at low speeds) to validate the efficacy of the model.     

单体小水线面水翼艇的概念设计

本文针地一般１１．９ｍ长的交通艇提出了单体小水互面水翼艇的设计方案。介绍了该艇的水翼配置与线型设计，以及艇的稳性和阻力计算。计算表明，设计艇具有良好的水动力性能。     

海船稳性调整质疑及改正意见

对《船舶货运》、《货运技术》等教科书关于“船舶稳性调整”这一内容中存在的问题作了系统分析,提出了一些不同看法及修正意见,为船舶驾驶员在调整船舶稳性时提供了正确的方法,准确的计算公式及判别式,修正了在船舶稳性调整方面长期来存在的欠缺,对保障船舶的安全航行具有积极意义。     

Analysis of the flexural vibration of ship’s tail shaft by transfer matrix method

A ship＇s tail shaft has serious flexural vibration due to the cantilevered nature of the propeller＇s blades. Analysis of the nature frequency of flexural vibration is vital to be able to provide effective shock absorption for a ship＇s tail shaft. A mathematic model of tail shaft flexural vibrations was built using the transfer matrix method. The nature frequency of flexural vibration for an electrically propelled ship＇s tail shaft was then analyzed, and an effective method for calculating it was proposed： a genetic algorithm （GA）, which calculates the nature frequency of vibration of a system. Sample calculations, with comparisons by the Prohl method under conditions bearing isotropic support, showed this method to be practical. It should have significant impact on engineering design theory.