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．     

基于NURBS高阶面元法的浅水船舶兴波阻力计算

实现了一种船舶兴波阻力和兴波波形的数值计算方法，将CFD与CAD技术联系在一起，应用NURBS曲面造型技术将船体曲面表达为统一的数学模型，使性能计算的真实物面条件得以满足，应用高阶面元法数值模拟单、双体船在浅水航道中定常直航状态下的兴波阻力与兴波波形，并与瑞典ShipFlow软件的计算结果进行比较分析，表明该方法是可行的．     

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.     

与异材界面垂直相触的Ⅰ型三维裂纹分析

使用超奇异积分方程方法对相材料中与界面垂直相触的Ⅰ型三维平片裂纹问题进行了理论和数值分析．在理论分析中，我们使用主部分析法分析了界面上裂纹端部应力奇性指数和Ⅰ型应力强度因子．在数值计算中，超奇异积分方程组中的未知函数裂纹表面位移差近似地表示为位移差的基本密度函数与多项式之积．基本密度函数反映了裂纹端部应力奇性性态．文章最后以矩形平片裂纹问题为例，给出了若干关于不同裂纹形状比和材料刚性比时的应力强度因子数值算例，数值结果表明，本文提出的数值求解方法精度很高．     

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.     

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。     

滚动载荷作用下半空间表面裂纹

为简化轮轨接触力和控制方程的计算，利用Hadamard有限部积分的概念，将半空间表面裂纹问题归化为求解一组以位移间断作为未知函数的超奇异积分方程；采用边界元法离散该积分方程组，并对方程组中出现的超奇异积分提出了特殊的数值处理方法．最后，讨论了滚动载荷作用下含油渗物和不含油渗物的半空间表面裂纹问题．研究结果表明，油渗物会加速裂纹的扩展．     

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。     

某集装箱船推进性能的数值预报

分析了船体兴波作用对推进性能的影响,提出将兴波计算从自航船模流场计算中分离的简化计算模型,并研究了船模预报实船自航点和推进因子的数值方法,同时对KCS缩尺船模推进性能进行了预报,预报结果与试验吻合较好.通过对6条不同缩尺比的KCS自航船模的计算,分析了尺度效应对推进性能预报的影响.     

翼航前船底对水翼水动力性能的影响

研究水翼船起飞前船体对水翼水动力性能的影响。在起飞前，船体处于滑行状态，自由表面表现为“双翼效应”。计算中，水翼及类似于小展弦比机翼的高速船体滑行面采用存在分离涡的绕流模型，将偶极子分布于物体表面上，通过迭代计算出非线性水动力系数。探讨了船体滑行面与前、后水翼间的相互干扰。结果表明，高速时，船体的存在对前翼影响不大，但对后翼产生明显的消极作用，由于水翼对船体滑行面提供了相当的升力，使得相干扰的结果     

浅海低频点声源作用下海底地震波的数值模拟

建立了点声源作用下海底地震波的时域数值计算模型.利用该模型,对二维半无限空间简单海洋模型的低频点声源海底地震波问题进行了数值模拟,得到了海底表面处的加速度和声压值.结果表明,浅海低频点声源的大部分能量耦合到海底基岩中以地震波的形式向远处传播.声源频率、海底吸声系数和海底基岩阻尼系数对舰船海底地震波信号均有影响.     

基于波数积分的点声源海底地震波计算方法研究

将舰船地震波简化为液固多层半无限空间低频点声源引起的地震波动问题,基于波数积分方法,通过FFP数值积分求解了海底表面声压、位移和加速度幅值,得到了海底表面声压、位移和加速度的频率特性曲线.对硬质和软质两种海底条件下远场海底地震波信号特征的分析结果表明:随频率增大,海底表面声压的传播损失逐渐增加;软质海底的位移、加速度总体上比硬质海底大;和硬质海底相比,软质海底更有利于声源较低频率成分的传播.     

规则波中船舶复原力变化计算

基于切片理论,利用3个坐标系之间的转换关系,建立了任意规则波中重力与浮力平衡及纵倾力矩为零的瞬时静平衡方程,提出了任意规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法;基于Froude-Krylov假说研究了规则波中船舶的复原力变化.通过对一艘油船的各种瞬时状态的计算,得到波浪中船舶的复原力变化特性.计算结果表明船-波相对位置是影响波浪中复原力变化的一个至关重要因素,且波浪中船舶复原力在横倾大角度时表现出明显的非线性.     

Prediction of hydrodynamic forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water using a high-order panel method

A three-dimensional high-order panel method based on non-uniform rational B-spline (NURBS) is developed for predicting the hydrodynamic interaction forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water. An NURBS surface is used to precisely represent the hull geometry. Velocity potential on the hull surface is described by B-spline after the source density distribution on the boundary surface is determined. A collocation approach is applied to the boundary integral equation discretization. Under the assumption of low passing speed, the effect of free surface elevation is neglected in the numerical calculation, and infinite image method is used to deal with the finite water depth effect. The time stepping method is used to solve the velocity potential at each time step. Detailed convergence study with respect to time step, panel size and Green function is undertaken. The present results of hydrodynamic forces are compared with those obtained by slender-body theory to show the validity of the proposed numerical method. Calculations are conducted for different water depths and lateral distances between ships, and the detail results are presented to demonstrate the effects of these factors.     

基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

为准确预报规则波浪中船舶的运动, 提出基于四叉树划分的自适应网格法, 以生成船舶瞬时湿表面, 在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力; 对于与波面相交的面元, 由于F-K力在波面处剧烈波动, 采用四叉树划分法进一步细分面元; 基于线性理论, 采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力; 为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差, 舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项, 并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明: 对低于瞬时波面以下的船体部分, F-K力非线性法所需面元数更少, 为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外, 舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%, 因此, 舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果; 当入射波波幅为0.018 m, 波长与船长比为1.25时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%, 波长与船长比为2.00时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%, 可见, 采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。      

Wave superposition based sound field reconstruction

In order to overcome the obstacle of singular integral in boundary element method (BEM), wepresented an efficient sound field reconstruction technique based on the wave superposition method (WSM). Itsprinciple includes three steps: first, the sound pressure field of an arbitrary shaped radiator is measured witha microphone array; then, the exterior sound field of the radiator is computed backward and forward using theWSM; at last, the final results are visualized in terms of sound pressure contours or animations. With thesevisualized contours or animations, noise sources can be easily located and quantified; also noise transmissionpath can be found out. By numerical simulation and experimental results, we proved that the technique aresuitable and accurate for sound field reconstruction. In addition, we presented a sound field reconstruction sys-tem prototype on the basis of this technique. It makes a foundation for the application of wave superpositionin the sound field reconstruction in industry situations.     

波浪流谱图象波面信息的数据处理

本文叙述利用实测流谱图中的波面信息,拟合求解Pienecker和Fenton的数值计算波中的傅立叶系数,从而建立该波动场势函数的方法。 根据该法编制的计算机程序,处理了一张典型的浅水波场流谱图。对波面和质点速度的实测值、拟合值及二阶斯托克斯波的理论计算值间进行了比较,结果表明,实测值和拟合值间的一致性是好的。     

江海通航散货船波浪载荷研究

采用ISSC二参数波浪谱和E1海区的波浪散布图对江海通航散货船的波浪载荷进行了长期预报,并与CCS海船规范和IACS散货船共同规范(CSR)中的设计波浪载荷进行了比较分析,拟合出了应用于江海通航船舶有限元分析的等效设计波高公式.研究表明:江海通航散货船的波浪载荷中垂向弯矩较无限航区海船规范值可降低20%～25%,波浪垂向剪力比《内河航行海船建造海规》规范值增大4%～8%,非常接近CSR规范值,水平波浪转矩比CSR规范值小18%～30%,波浪转矩比CSR规范值则要降低27%～33%.     

爆破地震波作用下隧道衬砌结构动力响应研究

以地表爆破为振动源,通过控制不同的炸药量和爆心距来模拟不同强度的地震波,并利用工程地震仪实测振动源附近的隧道衬砌结构的动力响应,通过滤波和分离处理得到代表性的速度时程曲线;通过建立数值模型并加载监测到的速度时程曲线,以此来模拟爆破地震波对隧道衬砌不同断面不同部位的动力作用,并来探讨爆破地震对邻近隧道的影响范围和作用方式。