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。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

基于体积力方法的船舶波浪回转运动数值仿真

研究船舶在波浪环境中的自由操纵运动对船舶操纵性具有重要意义.本文对ONRT全附体模型在规则波中的回转运动进行仿真研究.采用基于结构化动态重叠网格的自研CFD软件HUST-Ship求解RANS方程与船体六自由度运动方程的耦合问题.RANS方程通过有限差法离散,并使用PISO算法进行求解.波浪中操纵运动使用了移动计算域方法...     

波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。     

波浪中船舶操纵横摇预报及舵效影响分析

基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式,论文对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证;其波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。在验证模型准确性后,对船舶在不同舵速、浪向角下的操纵运动进行时域模拟,比较了舵速和遭遇浪向对船舶舵效的影响,分析了浪向、波频对船舶操纵和回转时横摇的影响。     

全回转双桨船舶操纵性预报

为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格—库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。     

风载荷作用下的操纵性研究

为研究某水面舰船在一定风载荷作用下的操纵性特点,基于Matlab软件平台和模型试验,构建了静水和考虑风载荷作用下的三自由度MMG操纵性方程,对静水和风载荷作用下的操纵性进行数值预报。通过静水中数值预报结果与试验值的比较,发现仿真值与试验值吻合度较好,从而验证了该方法的可行性。将风载荷作用下的结果与静水中的数值预报结果进行对比分析,结果表明,无因次回转直径、无因次战术直径、速降、无因次横距等回转运动参数都要小于静水中预报值,回转角速度基本与静水预报值一致,无因次纵距要大于静水中的理论预报值;初转周期、超越时间、第一超越角以及第二超越角等Z形运动参数值都要大于静水中预报值,由此可知风载荷对该水面舰船的操纵性相较于静水具有明显的影响,同时该数值预报方法可为工程应用提供借鉴。     

船舶操纵运动仿真研究

为了利用船舶操纵模拟器进行航海教育培训,以及在船舶设计阶段预报船舶操纵性,建立四自由度船舶操纵运动数学模型以及作用于船体的作用力(矩)计算公式,运用unity开发工具,结合某型船舶数据方便快捷的编制船舶操纵运动三维数值仿真程序。通过船舶变速性能、旋回性能和Z形实验等较为完整的船舶操纵性能数值仿真试验,得到了试验数据,并和该船的实船试验数据以及相关文献的数据进行比对,吻合较好。仿真结果表明:本文的方法是可行的,计算结果是可信的。     

运用操纵响应线性方程预报船舶运动规律

船舶在弱机动情况下的变速运动是一种基本的运动，本文对该状态下的船舶运动情况进行分析，运用船舶操纵性理论和数学知识推导出在该状况下预报船舶运动规律的方法——运用船舶操纵响应线性方程预报船舶运动规律。     

基于ν-支持向量机的波浪中船舶操纵运动辨识建模

本文采用系统辨识方法对船舶在波浪中的三自由度操纵运动进行黑箱建模。以KCS船为研究对象，建模所需的数据由规则波中的船模回转试验获得。分别利用原始数据及经低通滤波处理后的数据，应用ν-支持向量机进行黑箱建模。进一步地，利用所建立的模型进行运动预报，并将预报结果与真实的试验值进行比较，对所提出的建模方法进行验证。结果表明，ν-支持向量机是一种可进行波浪中的船舶操纵运动辨识建模的有效方法。     

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关。[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟。运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动。通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水动力载荷变化,以及波浪中船舶的回转圈特征参数,并与同试验结果进行对比。通过数值计算得到精细的流场信息,分析波浪对船舶自由回转操纵运动的影响。[结果]数值预报得到的船舶运动轨迹、回转圈参数与试验值吻合较好,证明naoe-FOAM-SJTU求解器对于波浪中船—桨—舵相互作用下的船舶自由回转操纵运动数值预报的适用性和可靠性。[结论]船舶回转操纵运动的数值模拟,可为回转性能的评估提供有效的前期评估手段。     

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。     

冰区航行船舶操纵性研究综述

极地资源的开发和北方航道的通航对冰区船舶操纵运动性能提出了更高的要求和挑战。论文梳理了冰区航行船舶遭遇不同冰况时的操纵性特点,分析了冰区船舶操纵问题的本质,对国内外冰区船舶的全尺度和模型的操纵性试验、冰-船相互作用下的操纵性数值预报研究进展进行了介绍。冰区船舶操纵性的研究主要应用基于经验公式的半数值计算方法,仍是一个较新的领域。     

数据挖掘技术在船舶操纵运动预报中的应用研究

船舶操纵性直接影响船舶的航行安全。本文首先阐述BP神经网络的特点,并且以此为基础设计基于数据挖掘的船舶操纵运动预报的神经网络结构,选取散货船样本进行学习,获得3个预报样本,最后对散货船的水动力进行预报。预报结果表明,本文所采用的基于神经网络的数据挖掘技术预报精确度高。     

波导升力矩对快速船在尾斜浪中横甩的影响

本文结合船舶操纵性和耐波性理论及其研究成果，引入一等效首摇角速度的概念表达环绕横甩中的船舶的波导南点速度，由此可以用静水中船舶操纵运动的水动力导数N′r估算波导升力矩。数值计算比较表明：波导升力矩与Froude-Krylov力短是属同一数量级。本文还讨论了横甩后的不稳定机理。     

多用途货船的操纵性预报计算

多用途货船是目前海上航运交通中数量较多的船舶,这些船舶的安全航运对海运安全具有特别的重要性。这类船舶的操纵性预报对于将自由自航模操纵性试验结果换算到实船、将实船压载状态下海上操纵性试验的结果换算到满载状态、以及在初步设计阶段了解和掌握所设计船舶的操纵特性都具有一定的实用意义。为此,我们以一艘载重二万七千吨的多用途货船为例就这类船舶的操纵性预报进行了数学模型整理和计算。由分析比较可知,预报值和试验值间的误差是可以接受的。     

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

在航行过程中,船舶操纵运动的同时也伴随着摇荡运动,单独考虑操纵运动或摇荡运动不能正确反映船舶的实际运动状态。针对这一问题,本文建立了六自由度的船舶操纵-摇荡耦合运动的数学模型。建立了2种船舶运动坐标系,并推导2种坐标系之间的转化关系。此外,在设计船舶运动仿真计算流程的基础上,利用MMG分离模型分别建立船体、螺旋桨、舵的动力学数学模型,将波浪中的操纵运动和摇荡运动结合起来。     

操纵性方程在船舶横甩研究中的应用

综合操纵性和耐波性理论，采用船舶的三自由度操纵运动方程，加入波浪的扰动力项，得出一个船舶在发生骑浪时的非线性运动方程，用简化后的线性方程对某型驱逐舰随浪航行的横甩区域进行了大致绘算。结果与已有的横甩理论以及船模试验研究结论大型相符，最后提出一种基于操纵性试验的横甩试验方法。     

大型集装箱船受风工况下操纵性计算预报

本文采用考虑横摇在内的四自由度船舶操纵运动模型，结合大型集装箱船的船型特点。水动力试验结果和完善船、桨、舵水动力、附加质量以及风载荷的计算表达，建立大型集装箱船操纵性预报方法，并完成了4500TEU集装箱船受风工况下的操纵实例计算。文中还分析了风向角αω，风速比Vα/Vα和操舵角δ诸因素对大型集装箱船风载下操纵性的影响。     

关于破损稳性理论建模的阐述

探讨发展船舶在波浪中的破损稳性理论建模方法的观点。首先，探讨波浪中破损船舶在多种时间量程范围内的水压模型，这为计算作用在沉船船体上的水压力提供了理论依据，其中包括积聚在船舱内水的压力。其次，在进水舱室模型试验的基础上，指出国际船模试验水池协会的破损船舶标准测试导致摇摆运动预测不充分的原因。最后，提出根据汽车运载船模型在静水中的进水试验得出，在已破损的隔断区域具有多层甲板的破损船舶的不沉性。试验研究显示，在静水中假设达到完全静止的情况下和根据船舶在水波中的初始状态和瞬间进水过程判断的动态情况下，船舶的不沉性会有所不同。因此，斯德哥尔摩协议中所用的模型测试方法不适用于这类船舶。