复杂流态下系泊船的水动力特性研究

为研究复杂流态下系泊船的水动力特性, 在最佳系缆方式未知的情况下, 通过约束船舶横荡、 纵荡、 艏摇三个方向的运动近似替代缆绳的约束作用, 建立系泊船简化模型。 在完成网格无关性和数值方法可靠性验证的基础上, 对常规流态以及复杂流态下系泊船的粘性流场进行数值模拟, 分析系泊船水动力系数和运动响应的变化规律。 结果表明： 随着水流流速的增大, 纵向力系数变化受到水流流向角的影响明显, 横向力系数及艏摇力矩系数变化较小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 随着水流流向角的增大, 纵向力系数变化较为复杂, 横向力系数增大, 艏摇力矩系数先增大后减小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 复杂流态下和一定流向角水流下系泊船的水动力系数和运动响应较为相似。     

追越状态下船舶临界失控水动力干扰区研究

基于船舶操纵运动数学模型和船-船水动力干扰数学模型,提出了由于船间水动力干扰导致的船舶临界失控发生的条件,分析追越状态不同船舶横向间距、不同船舶速度以及不同水深吃水比等条件下船船干扰力和力矩与船舶横向力、船舶舵力及力矩间的关系,研究船舶临界失控区的尺度,证明船舶临界失控水动力干扰区的存在,给出了船舶临界失控水动力干扰区随船舶横向间距、船舶速度及水深吃水比的变化规律.追越船转船力矩失控区在(-0.6～-0.5)L,追越船速度提高,临界失控干扰区尺度减小;被追越船干扰力临界失控区在(-1～1)L,转船力矩失控区域在船尾方向(-0.5～0.5)L.     

随浪中骑浪现象数值研究

对随浪中船船的骑浪（surf-riding）现象进行了研究,建立了某型船在船体水动力和螺旋浆推力作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性纵荡运动微分方程,运用数值方法,研究了船舶从周期运动到骑浪的转变机理,对周期运动与骑浪之间的临界状态进行了初步的探讨。     

双桨双舵船舶操纵性预报研究

采用MMG数学模型，结合双桨双舵船舶的水动力性能特点，建立了双桨双舵船舶在静水中水平面上的操纵运动模拟模型，应用该模型对一艘双桨双舵船舶在满载条件下的定常回转试验、Z形试验和紧急停船试验进行了数值模拟，得到了表征船舶操纵性的指标．通过将预报的操纵性指标和IMO提出的操纵性标准进行比较，实现了对该船操纵性的定性预报．     

内河航道船舶交通流动力模型研究

通过研究传统交通流模型的跟驰理论,发现其简化过程无法考虑船型尺寸分布、船舶动力、水面阻力等复杂的船舶航行条件。为克服上述限制条件,增加粘性阻力项建立船舶跟驰模型,将跟驰模型中的微观参量转换为宏观参量,建立船舶交通流动力模型,对交通流模型进行了数值离散。模拟结果表明船舶交通流动力模型能够再现各种交通扰动波的传播情况,具有较好的适用性。     

船舶主机能效模型

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装了油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。验证结果表明:航道水流速度偏度为-0.033,总体服从正态分布;船舶实际主机能效与对水航速之间不是一一对应关系,而是相关系数为0.824的散点分布;船舶主机能效模型能够精确地表征船舶在航行过程中的主机能效水平及其变化规律,误差不大于10.5%。     

系泊作业系缆力大数据近似查询预测方法

开敞式码头系泊作业中,缆力是保证安全的一个重要指标.目前在系泊缆力预测主要集中在船舶与缆绳之间的物理变化上,采用的方法主要有观测法、物理模型及数值模型等.提出一种以大量的历史数据为驱动的预测方法,结合大数据MapReduce模型机制,使用近似查询方法获取与当前影响船舶缆力因素最接近的历史缆力值;考虑到船舶缆力影响因素的所占比重不同,采用模糊数学的方法来确定各个因素的权值分配.仿真实验表明方法的预测结果具有较高的可行性和实用性.     

船舶撞击桥梁的撞击力研究

桥梁在船舶碰撞时受到的动力荷载和响应是复杂的动力非线性问题。通过冲击动力学理论,利用有限元软件AN-SYS/LS-DYNA对忠县长江大桥在高低水位下的船舶撞击进行模拟,对船舶在高低水位下的碰撞情况进行对比,并将碰撞力数值与各种规范的数值进行比较,可为桥墩防撞系统的设计提供参考。     

桥墩主动防船撞系统的研究

为确保桥梁水域桥墩安全与船舶通航安全,通过对长江水域船舶通航环境与水域安全现状以及船撞桥事故统计分析,提出开展桥墩主动防船撞系统研究的必要性。利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,并据此建立了桥墩主动防船撞系统,将桥墩由被动结构防船撞转变为非结构主动防船撞,并在此基础上开发出了桥墩主动防船撞系统原型。创新之处在于,首次利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,首次将桥墩的被动防撞转变为桥墩主动防撞,并开发出桥墩主动防船撞系统原型。     

桥区船舶运动轨迹数值模拟与实船试验对比研究

利用FVM对建立的桥区水流场数学模型进行离散和数值求解,在此基础上,根据建立的船舶运动方程,对桥区船舶运动特性进行了数值模拟.通过实船试验,根据船舶漂移量数学模型,对建桥前后限制航道内的船舶运动轨迹进行了对比研究和深入分析.