基于CFD的三维船体摩擦阻力预报与验证

利用流体软件FLUENT,对某三维船体的粘性绕流进行数值模拟,得到在不同航速下,在不考虑自由液面情况时船体摩擦阻力系数,通过把计算结果和经验公式相比较,验证了FLUENT用于预报三维船体摩擦阻力的有效性.     

不同载荷下船体框架变形程度自动检测系统

为实现不同载荷下船体框架变形程度自动精准检测,设计一种新的船体框架变形程度自动检测系统。此系统的光电探测模块由线阵CCD相机,采集船体框架变形图像后,通过图像采集和传输单元将采集的图像打包整理,使用网络交换机传输至中心控制台的工控计算机,工控计算机启动基于相机位姿的船体框架变形程度测量模型,结合线阵CCD相机位姿数据,计算获取图像中船体框架变形检测点的实际变形量,完成变形程度自动检测。经实验验证,所设计系统在6级海况载荷、8级海况载荷工况中,对船体甲板框架变形程度自动检测结果,与实际值不存在明显的异常偏差,吻合度显著,可实现不同载荷下船体框架变形程度自动精准检测。     

不同航速下船体波浪诱导运动和载荷计算研究

应用三维时域水动力理论,以挪威船级社（DNV）的WASIM程序系统作为主要工具,分析研究了一条在国际航线上航行的某一集装箱船的水动力特性,包括船体运动与波浪诱导载荷的规律,给出了不同航速下的船体运动特性和剖面诱导载荷百年一遇长期预报结果,深入分析了船体的航速效应,为船体设计中船体波浪载荷设计提供了参考依据。     

超大型全回转起重船作业过程水动力时域仿真

全回转起重船作业过程中船体和吊物的运动相互耦合,这会对起重船作业造成不利影响。针对起重船船体和吊物的运动特性问题,本文利用AQWA软件以1艘起重能力为12 000 t的超大型全回转起重船为对象建立水动力模型,计算该船在系泊状态下不同吊臂旋转角度、不同环境载荷入射角以及不同吊重时船体和吊物的运动响应并对计算结果进行分析,得到了船体和吊物运动随不同参数变化的规律。计算结果表明,全回转起重船船体和吊物的运动具有很强的相关性。同时对作业过程中环境条件限制和压载水调整提出建议。     

计及渔具影响的拖网渔船阻力性能预报研究

本文对某拖网渔船在考虑渔具作用下的船体阻力进行研究,以不同纵倾角设定渔具影响的五种工况,对船体阻力进行性能预报,对其阻力成分进行了比较分析,得出不同阻力在不同工况时的变化情况。同时结合船模水池阻力实验,通过对数值模拟和实验结果分析得出,渔具对拖网渔船阻力的影响规律,从而预报船体阻力性能。     

计及渔具影响的拖网渔船阻力性能预报

考虑渔具的作用,对拖网渔船的船体阻力进行研究,以不同纵倾角设定渔具影响的5种工况,对船体阻力进行性能预报,并对其阻力成分进行比较分析,得出不同阻力在不同工况下的变化情况。同时结合船模水池阻力试验,对数值模拟和试验结果进行分析,发现渔具对拖网渔船阻力的影响规律,从而预报船体阻力性能。     

物理压力下船体外侧抗压能力的非线性建模

物理压力下船体外侧抗压能力具有比较强的非线性变化特点,而当前物理压力下船体外侧抗压能力估计方法没有考虑该特点,使得估计误差大,为了提高物理压力下船体外侧抗压能力估计结果,设计一种物理压力下船体外侧抗压能力估计的非线性建模方法。首先收集物理压力下船体外侧抗压能力的历史样本数据,并采用灰色模型对物理压力下船体外侧抗压能力进行估计,然后采用神经网络对物理压力下船体外侧抗压能力进行估计,并通过加权对灰色模型和神经网络的物理压力下船体外侧抗压能力估计结果进行组合,最后进行物理压力下船体外侧抗压能力估计效果的验证性测试,结果表明,相对于其他方法,本文方法能够更加准确描述物理压力下船体外侧抗压能力的非线性变化特点,提高了物理压力下船体外侧抗压能力估计精度,具有一定的实际应用价值。     

总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计算船体结构总纵弯矩,以此为基础分别从船体梁结构挠度极限承载力和船体剖面平衡角度,计算结构极限承载力,并在有限元环境下展开多角度分析。结果表明,该方法可有效构建船体结构有限元模型,并有效分析船体结构不同总纵弯矩情况下,船体结构挠度极限承载力和中截面结构极限承载力分布情况,应用效果较为显著。     

不同海况下小侧体三体船的艏部结构砰击特性

本文运用CFD软件STAR-CCM+建立三体船在波浪条件下的三维砰击模型,采用重叠网格技术结合船舶六自由度系统模拟船体的砰击运动,对不同波高、波长以及不同航速下的船体砰击进行数值模拟,对比分析各工况下船体结构的运动响应和砰击特征。数值模拟结果表明：航速变化对船体砰击压力有显著影响,而波高和波长的变化对砰击压力影响较小但也不可忽视。     

连续玄武岩纤维增强复合材料船体水下爆炸响应的数值仿真

运用有限元程序MSC.Dytran数值计算水下爆炸载荷作用下连续玄武岩纤维复合材料船体舱段结构的响应,采用层合板模型模拟纤维复合材料,选取一般耦合算法计算流体与结构的耦合效应,并将计算结果与E玻璃纤维复合材料船体仿真结果进行比较,分析2种材料船体结构压力时历曲线、破坏起始位置及破坏形式,得出结论:玄武岩纤维复合材料和E玻璃纤维复合材料船体底板在爆炸载荷的作用下起始破坏形式不同,玄武岩纤维的压缩强度和拉伸强度之比较高,在实际设计制造中更有优势。在船舶建造中可以使用连续玄武岩纤维复合材料替代玻璃纤维复合材料。     

Experimental study on the resistance of a transport ship navigating in level ice

This study investigates the resistance of a transport ship navigating in Arctic waters by conducting a series of model tests in an ice tank at Tianjin University. The laboratory-scale model ship was mounted on a rigid carriage using a one-directional load cell and then towed through an ice sheet at different speeds. We observed the ice-breaking process at different parts of the ship and motion of the ice floes and measured the resistances under different speeds to determine the relationship between the ice-breaking process and the ice resistance. The bending failure at the shoulder area was found to cause maximum resistance. Furthermore, we introduced the analytical method of Lindqvist (1989) for estimating ice resistance and then compared these calculated results with those from our model tests. The results indicate that the calculated total resistances are higher than those we determined in the model tests.     

引航道与河流主航道的夹角对通航条件影响试验

分析总结了山区河流通航建筑物引航道与河流主航道夹角形成的因素。通过概化物理模型和船模航行试验,研究了船闸布置在弯道凸岸以及引航道与河道斜交布置2种条件下,引航道与河流主航道不同夹角时,口门区和连接段的通航条件。试验表明,当船闸布置在弯道凸岸附近,河道流速为1.5～2.0 m/s时,转弯夹角宜小于20°;当引航道与河道斜向布置,河道流速为1.5 m/s时,夹角宜小于等于25°,当河道流速为2.0～2.5 m/s时,夹角宜小于等于20°。     

船载框架式整平器扫浅性能分析

国内疏浚工程趋向大型化、精细化发展,基床平整度要求越来越高。针对莱州港5万吨级航道工程,基于“航工301”小型整平船,建立CFD仿真模型,分析船载框架式整平器作用时船舶在各浪向下的水动力性能,分析对孤立浅点和浅点集中区域采取的不同施工工艺的经济效果,并进行海上试验。结果表明:在整平器的作用下,船舶的运动幅值响应算子总体较小,船舶稳定性较高;独立浅点沿2个方向过线,单边受力时,多向过线效果较好;在浅点集中区域,以S线型走线结合多方向过线,由浅至深逐段扫浅;施工周期内节省燃油约103 t、淡水约112.5 t,浅点扫除率达100%,效果显著。     

极地平整冰区运输船航行阻力的模型试验研究（英文）

This study investigates the resistance of a transport ship navigating in level ice by conducting a series of model tests in an ice tank at Tianjin University. The laboratory-scale model ship was mounted on a rigid carriage using a one-directional load cell and then towed through an ice sheet at different speeds. We observed the ice-breaking process at different parts of the ship and motion of the ice floes and measured the resistances under different speeds to determine the relationship between the ice-breaking process and ice resistance. The bending failure at the shoulder area was found to cause maximum resistance. Furthermore, we introduced the analytical method of Lindqvist(1989) for estimating ice resistance and then compared these calculated results with those from our model tests. The results indicate that the calculated total resistances are higher than those we determined in the model tests.     

内河并列桥梁桥区水域船舶领域模型与通过能力研究

在现有船舶领域模型的基础上,根据内河并列跨河桥梁通航孔布置的特点,提出了适用于该桥区水域的船舶领域模型。利用该船舶领域模型,可计算得到代表船型船舶的通过能力,从而为桥梁建设、通航安全管理及海事纠纷处理提供依据。     

基于动量守恒定律的船闸口门区船舶安全通航条件研究

现行规范是以船闸引航道口门区通航水流条件作为船舶能否安全进出口门区的判别标准。通过调查研究,船舶进出船闸是否安全仅考虑口门区通航水流条件是不全面的,还应考虑船舶在该区域本身的运动特征。基于动量守恒定律并考虑水流对船舶的作用,分析船舶为维持安全所形成的航行运动特征,并通过通航水流条件和船舶航行条件的模型试验,对比研究两者的关系,提出了基于动量守恒定律的口门区船舶安全通航条件判定方法。结果表明,采用水流条件试验结果求得的口门区船舶安全通航最小临界速度判定船舶通航的安全性是合理可行的。     

沙溪口水电站船闸下引航道口门区通航水流条件研究

船闸引航道口门区水流条件的好坏直接关系到船舶进出船闸的安全。针对沙溪口水电站船闸引航道口门区水流条件差、水深不足、横流较大等问题,建立电站河段整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸下引航道口门区通航水流条件进行试验研究,并提出优化工程方案。优化方案2试验表明:通过筑坝、新建明渠和底部透空式隔流堤工程,下引航道口门区通航水流条件得到明显改善,通航水流条件基本满足规范要求。船模航行试验验证船舶可以安全平稳地通过口门区,且船舶操纵参数均在要求范围以内。     

基于流固耦合法的巡逻船首部结构耐撞性能研究

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流场—被撞船之间的耦合问题。在数值仿真计算过程中,将内部动力学及外部动力学同步分析,获得了不同工况下被撞船的运动状态以及损伤变形、碰撞速度和碰撞力等动态结构响应。所获结果可为巡逻船在不可避免地发生碰撞时提供操船建议,对于提高巡逻船的战斗力具有重要的意义。     

泄水闸调度方式对凸岸船闸通航水流条件影响的试验研究

针对弯曲河段航运枢纽船闸上游口门区出现大范围回流漩涡、引航道存在斜向流等不良流态的工程问题,采用正态整体水工物理模型试验的方法,对泄水闸不同调度方式对凸岸船闸上游引航道及口门区通航水流条件的影响进行研究。结果表明:对于船闸建在凸岸的航运枢纽,泄水闸开启远端闸门的调度方式可有效减弱口门区回流尺度及引航道斜向流强度,以保证通航安全。     

基于多种群萤火虫算法的集装箱船结构优化

针对集装箱船结构优化问题，依据CCS规范建立以集装箱船舯剖面面积最小为优化目标，板厚、型材横截面积为离散设计变量的优化数学模型。提出一种多种群萤火虫算法，各种群设置不同的参数，提高搜索区域，多子群并行寻优、子群主群协作寻优提高算法寻优性能，对所建模型进行优化计算。优化算例表明，所提出的多种群萤火虫算法比标准萤火虫算法可以更快的收敛得到最优解，在满足所有约束条件情况下，集装箱船舯剖面面积最小约13.2%，验证了多种群萤火虫算法应用于集装箱船结构优化的有效性。