小水线面双体船兴波阻力特性研究

介绍了基于米切尔Michell瘦船理论的一种小水线面双体船SWATH兴波阻力计算基本原理．运用敞篷函数对船体表面及流场进行了线性近似,建立了数值计算模型,对一类直／斜支柱SWATH兴波阻力进行计算,重点分析了支柱间距、倾角变化对兴波阻力的影响,并将计算结果与实验测试进行对比,二者基本吻合,证明该方法用于计算SWATH的兴波阻力是可行和有效的．     

用面元法预报船舶的兴波阻力及波型

采用基于开尔文源的面元法求解航行于均匀流场中的船舶兴波问题．在船体湿表面上布置开尔文源，使其严格满足船体表面条件．数值计算中，首先采用分部积分对被积函数进行简化处理，然后采用高斯积分实现面元和线元上的积分，避免了被积函数为高频振荡函数所带来的数值计算的复杂性和不确定性．计算结果表明，其波型及兴波阻力系数与试验结果和其他数值方法相比均吻合较好．     

无人艇艇型优化方法

为了计算和优化无人艇在中低速段艇型阻力性能,考虑了自由表面非线性和黏性的影响,研究了滑行艇在排水航行状态的兴波阻力计算方法.结合线性兴波阻力理论,将给定约束条件下的艇型优化问题转换为求泛函极值的有约束数学优化问题,通过非线性规划优化理论,对给定的艇体主参数约束下的目标函数做有条件最小化,求解最佳优型.理论计算结果和艇模试验结果表明:利用计算方法能够有效、快速地计算艇型兴波阻力,优化后的艇型在给定的速度区间(傅汝德数为0.1～0.7)的兴波阻力系数明显降低,在优化速度点(傅汝德数为0.5)降低约20％.     

船波计算中差分格式与配置点移动的耦合影响

对船舶兴波阻力计算中差分格式，配置点移动产生的数值误差及其耦合影响进行了分析，认为不同的差分格式或其线性组合仅能控制格式自身的数据耗散与色散，而对总体色散误差的改变无能为力。     

非线性兴波阻力计算

叙述了计算船舶非线性兴波阻力的一种方法，采用面元法满足完全非线性边条的势流场。特点是采用三角形单元，源面自自由面上置和自湿水面下潜，每次迭代均适应新的波面重新作网格划分，所采用的迭代方式未发生不收敛问题，只需少数迭代次数即达到收敛。对Ｔｏｄｄ６０系列Ｃｂ＝０．６￣０．７５及不同Ｌ／Ｂ，Ｂ／Ｔ作了计算，所得计算结果与试验值符合，令人满意。     

基于非线性规划法的最小阻力船型优化设计

为了获得阻力性能优良船型,以兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法并结合CAD技术研究最小阻力船型的优化设计.以总阻力为目标函数,总阻力用兴波阻力和平板摩擦阻力之和来表达,设计变量取船型修改函数的参数,在保证必要的排水量为基本约束条件下,选取Wigley船型为初始船型,分别对船体的首部和全船线型进行优化设计.通过将改良船型的阻力性能、船体线型和基于Michell积分法的优化计算结果相比较,证实了在相同的设计参数和约束条件下,采用Rankine源法进行船型优化结果更可靠.     

潜体非定常兴波问题的数值求解

开发了一种求解非定常兴波问题的基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维面元法，应用该方法对潜体加速航行的情况进行了数值计算研究．基于势流理论，建立了线性边值问题．在物面上分布时域Kelvin源，物面和物面上的源强分布都用NURBS来表示．用时间步进的方法求解这一边值问题．对潜体中低速航行的情况进行了计算，给出了即时的波阻和波型。     

高速船舶远域尾浪的数值计算

以Rankine源面元法数值计算排水型高速船舶的兴波问题,得到船舶附近水域的Kelvin波系.对近域计算得到的波浪要素进行Fourier变换,推算波幅谱函数,进而可获得大范围的远域尾浪的数值模拟结果.探讨了利用波形分析中的纵切法或横切法推算波幅谱函数的两种方法,给出了它们在高速船远域尾浪数值模拟问题中的应用算例.     

三体海水采样无人船最优阻力性能设计

本文以一条三体无人船为计算对象,详细说明了一种利用"叠模"法和"细长体"理论为分析手段,观察目标三体无人船在一系列不同中间片体位置和片体间距条件下的粘性阻力和兴波阻力特性,并通过计算分析,寻找粘性阻力和兴波阻力随中间片体位置、片体间距的变化规律,进而以优化设计航速时的阻力为设计目标,并最终确定中间片体设计参数最佳方案的方法.     

船舶兴波问题中的辐射条件

对辐射条件船舶兴波问题计算中各种数值上满足辐射条件的方法作了若干注记，并给出了分析有关方法的数值误差及其耦合影响的一般公式。     

一种用于浅埋隧道抗震分析的拟静力数值方法

提出一种用于浅埋隧道抗震分析的拟静力数值方法,该方法用等效静载反映地震波对围岩与衬砌结构的作用,考虑地震波特点,分别计算体波（Ｐ和Ｓ波）和面波（Ｒ波）的影响,并将计算得出的衬砌反应与静载作用下的隧道衬砌的已有应力迭加视作隧道在地震时最大应力,地震波作用及静载作用的结构位移及应力均采用有限元或其它数值方法计算,提出的方法已在南昆铁路隧道抗震研究中的运用。     

船舶绕避热带气旋安全-经济决策模型

为了同时对多个来源的热带气旋预报进行综合处理,对可供船舶选用的绕避方案从安全和经济效益两方面同时给予定量评价和分析,基于神经网络的多源热带气旋路径集成预报和未来风浪场确定技术、风险分析理论和模糊信息优化处理技术以及气象-经济决策理论等方面的最新研究成果,提出了一种可用于大洋中船舶绕避热带气旋方案选优的安全-经济决策模型。在对“天丽海”轮7个不同绕避热带气旋方案进行的模拟优选计算中,该模型能够根据决策者的具体要求,优选出效益最佳或效用最佳的绕航方案,得到的结论与多位具有丰富绕避热带气旋经验的船长分析的最佳绕航方案基本一致。     

时速600 km磁浮列车驶入隧道时初始压缩波特征的数值模拟

为分析高速磁浮列车驶入隧道时产生的初始压缩波特征, 采用三维可压缩非定常流动的N-S方程和SST κ-ω湍流模型, 基于重叠网格法和有限体积法, 以国内正在研发的时速600 km高速磁浮列车头型为研究对象, 建立了高速磁浮列车驶入隧道的计算模型, 通过分析距隧道进口端内不同距离横截面上不同测点的压力及压力变化率, 得到了车头驶入隧道洞口初始压缩波的空间分布特性和传播特性, 以及不同速度对初始压缩波波动幅值的影响。研究结果表明: 初始压缩波在列车驶入隧道前开始形成, 形成初期具有三维特性, 在隧道截面同一高度上, 靠近车体一侧的初始压缩波压力要比远离车体一侧大; 在隧道截面同一侧, 靠近车体一侧高度越低, 初始压缩波压力越大, 而远离车体一侧初始压缩波压力与高度无关; 当列车驶入隧道一定距离后, 在列车头部前方约36 m处隧道内同一断面处压力相同, 初始压缩波由三维波变成一维平面波; 在列车流线型头部驶入隧道约0.15 m时, 位于隧道300 m测点处的初始压缩波的压力变化率达到最大值; 列车速度越高, 初始压缩波压力峰值越大, 位于隧道100 m处测点的初始压缩波的压力峰值与列车速度的2.5次方近似成正比, 压力变化率峰值与速度的3次方近似成正比。      

基于模糊综合评判法和有限元法的超声波测桩评定方法

在建立评价集的隶属函数的基础上,采用加权平均法对超声波测桩进行模糊综合评价;再用有限元法计算桩身不同位置在相同缺陷的情况下的桩基竖向承载力,计算出不同位置的缺陷影响系数;将模糊综合评价的结果与相应的缺陷影响系数相乘,并将所有的乘积结果值相加,得到一个考虑桩基缺陷位置的综合评定。与其他超声波测桩评定方法相比,该方法以桩基的竖向承载力为依据,并考虑了缺陷位置,是一个更全面、更准确的评定方法。     

基于岭回归-马氏距离的隧道围岩分类预测方法的研究

基于岭回归与马氏距离判别法的基本原理,选取岩石质量指标RQD、完整性系数Kv、单轴饱和抗压强度Rw、纵波波速Vp、弹性抗力系数Ko和结构面摩擦系数f作为评价指标,通过岭回归分析确定其权重系数,根据权重系数的大小剔除权重较小的指标,最终采用Rw,Ko和f建立马氏距离判别模型,并利用广东省某隧道工程进行模型检验。结果表明：岭回归-马氏距离判别法预测结果与实际相吻合,从而验证了岭回归-马氏距离判别法用于围岩分类预测是可行的。最后,运用建立的岭回归-马氏距离判别模型对东深供水改造工程隧洞围岩进行预测,经计算分析发现,所选洞段围岩判别结果与《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）的分类结果一致,进一步证明了该方法用于隧道围岩分类预测的合理性及有效性。     

The numerical simulation of a towing cylinder based on immersed body boundary method

An immersed body boundary method is adopted to track the motions of a towing cylinder, and a homogenous multiphase Eulerian-Eulerian fluid approach is used to capture the free surface. The Reynolds average Navier-Stockes (RANS) solver is applied to all gird nodes to deal with different velocities of the nodes that are in the body boundary, near the boundary and out of the boundary and their effect on the fluid. The towing cylinder resistance at different submerged depths in the tank is presented. The simulation results are compared with the experimental data, and the method is verified and validated. Finally, the hydrodynamic characters of the cylinder are discussed further. The numerical and experimental results show that at high speeds, the deeper the cylinder submerges, the lower resistance it suffers. The resistance coefficient trough is obtained at Froude number in the range of 0.3 < F r < 0.4. These phenomena can provide some suggestions on the small waterplane area twin hull (SWATH) design.     

Long-term performance prediction of oscillating wings for assisting ship propulsion at actual seas

In order to raise ship energy efficiency, the possibility of wave energy recovery by a pair of coil-spring connected oscillating wings for assisting ship propulsion in waves is investigated. A frequency domain hydrodynamic model based on potential theory is established to predict the effect of the oscillating wings on the ship in regular waves, in terms of reducing wave-added resistance and improving seakeeping performance. The proposed linear model is suitable for short-term prediction based on conventional spectral analysis techniques, thus making it possible to evalute the long-term performance of oscillating wings for assisting ship propulsion at actual seas based on wave statistics. A sample containership is adopted to study the performance of the proposed concept. The results show that the oscillating wings can effectively reduce the added resistance of the ship at actual seas. The feasibility of this green ship technology is proved.