基于伴随方法的螺旋桨参数影响分析

为探究螺旋桨各参数对螺旋桨性能影响关系,从面元法基本方程和面元法边界条件出发,建立螺旋桨参数影响分析的伴随方法.通过分析等压库塔条件,建立了伴随方程,基于伴随方程探究了螺旋桨性能与参数之间的敏感导数求解公式.选择DTMB4381桨作为研究对象,开展螺旋桨推力系数与螺距分布和拱弧分布之间的敏感导数求解,得到不同参数对螺旋桨性能的影响规律.数值结果表明,伴随方法计算得到的敏感导数与传统方法计算结果具有很好的一致性,但伴随方法的计算时间更短,且随着变量个数的增多,伴随方法计算效率的优势越大.     

半潜式平台关键结构选取及疲劳寿命计算

以南海某半潜式平台为研究对象,基于SESAM软件建立有限元模型,计算平台整体结构强度,筛选应力集中区域作为疲劳计算的关键区域。选取截面特征载荷,计算剖面载荷处的运动响应和长期预报幅值。在GeniE模块中,采用SET分组的形式建立局部模型代替Submod模块使用的子模型计算,并对关键区域细化网格。在Stofat模块中计算节点处的疲劳损伤,根据S-N曲线计算疲劳寿命。结果表明,在平台关键区域1和区域2的节点疲劳损伤较大、寿命较短。因此,在半潜式平台服役期间,需要对关键结构部位进行定期检修和维护,以保证平台可正常运营。     

基于伴随方法的舰船推进器优化设计

[目的]为探索高效的螺旋桨优化设计方法,基于面元法开展伴随优化方法的研究.[方法]通过桨叶表面法向速度为零条件和等压库塔条件建立伴随方程,得到敏感导数求解式.以DTMB 4381螺旋桨为对象,分别运用伴随方法和传统的求解控制方程方法计算螺旋桨性能与参数之间的敏感导数;基于伴随方法对某螺旋桨进行敏感导数分析,再根据敏感导...     

气垫船响应围裙特性参数分析

本文推导了囊指型围裙变形运动特性方程,并提出了响应围裙的参数分析方法。表征围裙成形主要特征的五个设计参数为,围裙安装边高宽比、围裙高宽比,裙宽安装边宽比、指高裙高比和手指前倾角。本文在大量计算的基础上,进行了细致的分析,建立了设计参数和特性参数的直观联系。按低囊压比、低流量、较平的风扇特性曲线斜率与高垫压等四种情况,同时分析了风扇风道特性和囊孔逸流特性对阻尼、刚度与扰动等系数以及特性参数的影响。     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

铰接多浮体耦合解析计算

利用Lagrange方程求解波浪作用下的铰接多浮体结构运动响应.基于二维微幅波理论,将流场分成若干子区域,在每个子区域内将速度势用特征函数展开,在各区域边界上进行速度势及水平速度的匹配并结合运动方程耦合求解速度势中的系数及结构响应值.计算与实验结果的比较表明,所采用的计算方法是合理的,可以为研究波浪与铰接多浮体相互作用作为参考.     

基于LS-dyna的平台定位系统结构强度数值计算方法

浮动堆平台采用小堆型式用于海上发电,为采油平台等海上设施提供电力能源和热水资源,其定位系统能保证浮动平台抵御风浪流的恶劣海况从而稳定的漂浮于海上。结合浮动平台运动特点,分析定位系统固有特性,提出一种以水动力计算得到船体位移,基于LS-dyna显示动力学建立整体刚柔耦合模型的分析方法。以船体位移作为输入对结构进行动力学耦合计算,分析各系统模块、运动副受力,得到关键部位和运动副的应力时程曲线以及关键节点的位移时程曲线,并给出各运动副最大受力时的运动姿态的计算方法,为工程应用提供了参考。     

多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算

采用瞬时等效运动下的转换矩阵描述船舶绕多轴同时转动的复杂三维运动。考虑船舶瞬时运动时坐标系的瞬时改变,建立了多自由度耦合运动方程。在理论研究的基础上,推导了船舶表面划分网格后网格特征的数值计算公式,利用瞬时坐标转换矩阵判定水下湿表面新网格,从而得到时域波浪力的数值计算公式。开发了迭代计算时域运动响应的计算程序,用于实船在波浪中的多自由度运动计算。以某C11集装箱船为例,计算其在波浪中的时域参数横摇运动,通过相图和频谱图分析船舶参数横摇特性。计算表明,论文基于坐标转换思想提出的多自由度耦合模型以及建立的参数横摇计算方法是可行的。     

臂架变幅运动区域选取的方法

在组合臂架变幅过程中需要解决两个问题:(1)初始参数的确定;(2)运动区间的确定。文章综合考虑两点,在对初始参数进行改善的基础上,将同伦方程引入连杆曲线方程的分析中,并采用数值延拓技术,扩大迭代求解连杆曲线方的收敛范围。     

初稳性高时变特性对横摇运动的影响

研究纵浪中船舶初稳性高时变特性对横摇运动的影响。假设升沉和纵摇是准静力平衡,建立纵浪中船舶横摇参数激励运动方程,提出了稳性高波动项与瞬时波浪高度及波面升高加速度之间的函数关系式,提供了稳性高波动项的计算方法。以一艘渔政船为例,在不同航速下,分别计算规则波和非规则波中船舶参数激励横摇运动。得到稳性高波动项的时间历程及功率谱,并模拟由初稳性高随机波动引起的参数激励横摇。结果表明：在船遭遇一系列高波情况下,当特征波长接近船长,且参数激励频率集中在二倍横摇固有频率时,船舶发生参数激励大幅横摇。     

张力式平台运动响应的理论计算与模型试验

本文对一座51700t作业水深为256m的张力式平台模型在规则波及不规则波中进行了试验,并利用二维及三维计算程序计算了该平台的波频运动响应,计算与实验结果颇为一致。文中还讨论了运动响应的非线性问题,最后对在生存海况下估算张力式平台纵荡及横荡的方法提出了看法。     

船舶内共振动力学行为的研究

本文考虑船舶横摇与纵摇的非线性耦合运动，采用摄动分析及数值计算方法，研究了船舶存在内共振时的非线性动力学行为。研究表明，船舶非线性运动的重要特征是响应不对称、调幅调相及饱和等现象，为揭示船舶在高海情下的倾覆机理奠定了基础。     

从自由衰减数据估算船舶横摇非线性阻尼的新方法

本文提出了一种研究船舶在静水中作非线性横摇的新方法。对于同时具有非线性阻尼力矩和非线性回复力矩的情形,探讨了利用横摇自由衰减试验来测量横摇阻尼的方法。     

预报船舶在波浪中航行时相对运动的一个实用模型

本文讨论了绕射波引起的船舶与自由面之间的相对运动分量。在用三维理论计算绕射效应时，自由面上仍用零航速时的条件，只是把其中的自然频率改成遭遇频率，更重要的是考虑了由此引起的船舶水线附近的流场奇异特性．数值结果表明，本文的模型计算结果稳定性与实验结果吻合很好．另外，由于模型中航速影响计及在遭遇频率中，因而本文模型对较高航速也是适用的．     

近水面波浪力作用下潜体的非线性运动响应

通过对潜体近水面航行波浪力作用下非线性运动响应进行建模和计算，揭示了由于二阶波浪力民低速时潜艇操纵面舵力之不足，潜体的定深控制可能难于实现，产生逐渐上浮与露出波面的非线性现象。计算结果与自由自航模的试验结果相当吻合。     

水筒中直线涡运动的理论探讨

本文讨论了正方形截面水筒中直线涡的运动。当涡线不位于水筒的轴中心线上时,数值计算指出,它在水筒横截面上的运动轨迹为近似螺旋线。若直线涡位于水简轴中心线附近,则轨迹为一个近似圆。本文详细讨论了水筒轴中心线的直线涡的运动稳定性,其结论是在除零波数外的任意波数扰动下,该涡线总能保持在轴中心线上,运动是稳定的。零波数扰动情况与不在水筒轴中心线上的直线涡运动情况一样,将逐渐偏离水筒轴中心线。     

带缆遥控潜水器空间运动仿真

本文建立了带缆遥控潜水器（ＴＲＯＶ）的空间非线性数学模型，耦合求解了在脐带非线性缆力作用下的潜器运动方程，改变了传统的准静态附加缆力计算方法。动态缆力的模拟结果与实验吻合良好。还进行了多种典型运动的模拟计算，讨论了作业宽度、系缆点位置和水面激励等因素对系统的性能的影响。     

切片理论应用于双体船运动计算时的伪共振问题

用切片理论来计算双体船流体动力系数时，在一些离散的频率上出现了共振。本文采用在二维双体剖面之间的自由面条件中引进入工粘性的技术，既不违背双体之间存在自由面的物理事实，又能有效地克服上述伪共振现象。文中对双椭球体辐射问题的计算及其与三维源汇分布法结果的比较表明，改进后的切片法可有效地应用于双体船在波浪中的运动计算。     

水面舰船迎浪航行时大幅运动预报的切片算法

将预报船舶运动和波浪载荷的切片理论加以扩展，应用于有限深水中船舶迎浪航行时大幅纵向运动和波浪载荷的时域求解。预报结果体现出考虑了湿表面及化后引起的船舶运动和受力的非线性性质。本计算方法简便、实用，适用于船舶纵向大幅运动预报。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。