装卸重大件货物对船舶稳性的影响

为解决装卸船载重大件货物时产生的船舶稳性下降、船体横倾过大等问题,在对重大件货物运输涉及的相关概念进行阐述的基础上,通过对比已有研究成果,运用船舶静力学原理,对装卸载荷时船舶稳性的计算方法进行总结比较,提出一种通用的船舶稳性计算方法。基于该方法,推导考虑吊杆仰角变化的船上重吊在装卸重大件货物时计算船舶初稳心高度及横倾角的方法。分析装卸重大件货物时影响船舶稳性及横倾的基本要素,提出调整船舶横倾的具体方法。以"大富"轮为计算实例,对该方法进行验证。由计算结果可知,计算精度到达实际生产要求,船舶初稳性的变化仅与吊杆的仰角有关,通过调拨压载水可调整由于装卸重物引起的船舶横倾。     

基于临界横倾角的散装谷物船舶稳性衡准

依据IMO谷物装运规则，对散装谷物装载船的稳性核算进行研究，建立临界横倾角的概念，推导出临界横倾角的计算方法和原理，形成完整实用的散装谷物装载船舶，尤其是非专用散装谷物船舶核算船舶稳性的临界横倾角稳性衡准方法。通过实船计算，总结了大型远洋运输船和小型沿海运输船临界横倾角的特点。     

一种不对称稳性曲线积分计算方法

当有初始横倾时,稳性曲线是不对称的,但负值横倾角区间的函数值与正值横倾角区间的函数值的关系无人探求。当对不对称稳性曲线在始于负值的横倾角区间进行积分计算面积时,以前的做法是直接求出负值横倾角区间的函数值,再进行数值积分。本文经过推导证明,在用数值积分对不对称稳性曲线下的面积进行计算时,自变量为负值的区间的积分可转化到正值区间进行计算,并推导出了转化公式,并且得到结论：不对称稳性曲线是一个奇函数和一个偶函数的线性组合。按照推导出的公式,可在NAPA软件中编程方便地实现美军标DDS079-1破舱稳性衡准的计算。     

参数横摇薄弱性衡准评估软件的开发与应用

目前国际海事组织(IMO)正在制定包括参数横摇在内的第二代完整稳性衡准。基于工信部高新技术船舶项目"船舶第二代完整稳性衡准技术研究",根据IMO船舶建造与设计委员会第2次会议中提出的参数横摇薄弱性衡准提案,首先采用静平衡法处理波浪中不同横倾角时的升沉和纵倾问题;然后对瞬时湿表面进行压力积分求解稳性的变化,同时利用Fortran工具开发了参数横摇薄弱性衡准计算源代码,利用Ajax技术开发了评估软件操作界面;最后利用实船验证该评估软件的可行性,为第二代完整稳性评估软件的推广奠定基础。     

随浪中纯稳性丧失直接评估方法研究

针对国际海事组织(IMO)正在制定的船舶第二代完整稳性衡准中的纯稳性丧失直接评估衡准,文章构建了纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型,进行了随浪中纯稳性丧失直接评估。该方法首先在纵荡方程中考虑了随航速变化螺旋桨推力和静水阻力,及随瞬时船—波相对位置变化的时域纵荡波浪力。其次在横摇方程中基于Froude假设采用静平衡法求解随瞬时船—波相对位置和横倾角变化的时域复原力变化,同时考虑了初始横倾、非线性横摇阻尼和横倾水动力导数的影响,构建了纵荡—横摇2自由度耦合运动方程。最后采用ONR内倾船开展了随浪规则波中纯稳性丧失试验,验证了文中提出纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型的可靠性,并进一步分析了初始横倾角、纵荡和横倾水动力导数对纯稳性丧失的影响,为纯稳性丧失直接稳性评估衡准的应用奠定了基础。     

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究

[目的]波浪中纯稳性丧失是第二代舰船完整稳性中稳性薄弱性的衡准之一。针对波浪中大倾斜角稳性计算发散问题,[方法]以静水面坐标系为基准,定义了广义纵倾角和广义吃水变量,推导出物理含义清晰的波面方程。在Froude-Krylov假定条件下,结合AutoCAD二维图形面域计算技术和VBA编程方法,提出了规则波浪中舰船纯稳性丧失的计算方法。针对一艘具有阶梯式甲板的舰船,计算了规则波浪中舰船复原力臂曲线,证明大横倾状态具有一致收敛性。[结果]计算得到了规则波浪中稳性变化规律:纵向波浪中,波面高于甲板或低于船底导致有效水线面消失是稳性降低的主要原因;斜浪和正横浪中,波面相对船体横剖面倾斜引起的不对称性,是稳性大幅度降低的主要原因。[结论]计算收敛一致性表明,基于广义纵倾角定义的计算方法可成为评估舰船波浪中纯稳性丧失的有效手段。     

随机风浪下的游艇稳性可靠度计算

建立游艇横摇运动微分方程,利用马尔科夫过程理论和路径积分法进行求解,得到游艇横摇角概率密度函数。借鉴结构可靠性计算方法建立游艇稳性概率计算模型,采用当量正态化法(JC法)求解得到游艇稳性可靠度。实例计算表明:游艇在不同海域下的稳性可靠度存在一定差异,随着外界风浪增大,游艇稳性可靠度呈逐步下降趋势,且都存在一个快速下降的波高区间。该方法能够更科学地评判游艇在不同航行条件下的稳性状况,是游艇稳性横准研究的发展方向之一。     

参数横摇薄弱性衡准研究

鉴于国际海事组织（IMO）第二代完整稳性衡准工作组正在制定参数横摇薄弱性衡准。文章首先编制了参数横摇第一层和第二层薄弱性衡准的计算程序,其中采用解析稳态解法求解横摇响应,并给出了衡准中关键参数即波浪中稳性高变化的计算方法;其次以国际标模 C11集装箱为例详细分析了参数横摇衡准的计算过程,同时分析了横摇阻尼对计算结果的影响;最后通过与试验结果的比较,验证了衡准方法的一致性及程序的可靠性。     

船舶横倾若干问题探讨

当船舶的重心偏离中线面时,船舶会出现横倾角。该横倾角的存在将使复原力矩减小,稳性降低,对船舶不利。文中在原有的理论基础上将视觉平衡理论引入横倾问题的探讨中去,并提出了一些改进的方法,如一些平衡系统的控制信号的发出方法,并将这一系统与一些横倾装置相结合,从而消除横倾角。     

船舶在大风浪中横摇稳性变化的理论研究

对波浪中船舶横摇稳性的特点进行了介绍和分析，提出一种新的研究船舶发生大倾角横摇时的稳性力臂的方法，在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧浸深时，考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响，以及横摇过程中所发生的纵倾运动对横摇稳性的影响。然后，根据波浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件来求取横摇稳性力臂值。     

Single- and multiobjective design optimization of a fast multihull ship: numerical and experimental results

Numerical optimization of the initial design of a fast catamaran (high-speed sealift research model B, HSSL-B) has been carried out through a simulation-based design (SBD) framework, based on an advanced free-surface unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes (URANS) solver and a potential flow solver, and global optimization (GO) algorithms. The potential flow computational fluid dynamics (CFD) SBD was used to guide the more expensive URANS CFD SBD. The fluid-dynamic analysis of the flow past the catamaran proved that the use of the URANS solver was fundamental in dealing with the multihull interference problem. In the case investigated, the separation distance was small and the viscous flow quite distorted by the proximity of the hulls, so that only viscous solvers could correctly capture the flow details. Sinkage and trim effects, due to the high speed range and again to the small separation distance investigated, are also relevant. The initial HSSL-B geometry and three optimization problems, including single- and multiobjective optimization problems, proposed by designers from Bath Iron Works, were successfully optimized/solved, and finally an experimental campaign was carried out to validate the optimal design. A new verification and validation methodology for assessing uncertainties and errors in simulation-based optimization was used based on the trends, i.e., the differences between the numerically predicted improvement of the objective function and the actual improvement measured in a dedicated experimental campaign, including consideration of numerical and experimental uncertainties. Finally, the success of the optimization processes was confirmed by the experimental measurements, and trends for total resistance, sinkage, and trim between the original and optimal designs were numerically and experimentally verified and validated.     

港口建设项目经济评价风险分析

介绍了船舶在航更换压载术的各种方法,包括排空法、溢流法和稀释法,将各种方法从对船舶和船员的安生所造成的影响方面进行了比较,并对如何更好地实施压载水的管理,提出一些建议。     

舰艇航向标校基线方位角的精确测量方法研究

导航装备的航向参数直接关系到舰艇航行的安全和舰载作战武器系统的精确打击能力,标校该参数首先要建立高精度的测量基线。文章研究了利用天文测量技术实现舰艇航向标校基线方位角精确测量的方法,包括时角法、高度法、解析法、任意单星法等,每一种方法均满足舰艇航向标校基线方位角测量的精度要求,综合应用这些方法,可以在任意纬度、有无天文年历情况下实现标校基线方位角的高精度测量。     

雷诺护垫水下施工技术

雷诺护垫作为一种新型的防冲刷结构,在运用于航道护岸、护底及坝体护面等工程中时,常涉及到水下施工问题。对雷诺护垫水下施工方法进行总结,并以长江中游周天河段航道整治控导工程为例,对雷诺护垫拖排法水下施工的可行性及效果进行探讨,供工程设计及施工人员参考。     

Numerical simulation of three-dimensional breaking waves

Three-dimensional (3D) wave breaking around bodies of complex geometry has been numerically investigated by use of two types of Navier-Stokes solvers, namely the finite-difference and the finite-volume methods employing rectangular and curvilinear coordinate systems, respectively. Both methods employ the density-function technique to capture the free surface location and can cope with complicated free surface configurations such as breaking waves. The accuracy of the density-function method is examined through the comparison with experimental results, and it is confirmed to be satisfactory when the grid spacing and the time increment are sufficiently small. New computational methods are applied to several problems including 3D breaking waves around ships and wave diffraction around offshore structures. The computed results show good agreement with experimental results indicating that wave breaking phenomena are successfully simulated. The qualitative accuracy, however, could be improved by including the dissipating effect of breaking waves.     

巴拿马Amador邮轮码头深厚软黏土地基沉降预测方法对比

巴拿马Amador邮轮码头项目场地存在深厚软黏土地层。为了评估地基剩余沉降，基于恒载期间观测数据，采用双曲线法、三点法、Asaoka法预测沉降。针对三点法中3个等间距沉降点难以确定的问题，以最小曲率半径入手，合理定义了3个沉降点。选取5个典型的时间-沉降曲线，对观测点的地基沉降开展了对比分析。得出如下结论：1）双曲线法预测的沉降通常会偏大，随着沉降观测时间的增加，沉降预测的准确度会随之提高。2）Asaoka法预测沉降值与稳定值相近，但小于最终稳定值，显然会使地基沉降偏不安全。3）三点法沉降预测结果大于Asaoka法且低于双曲线法，更接近于稳定值。4）3种沉降预测方法均具有简单、实用的特点，预测的剩余沉降均小于150 mm，满足项目沉降设计要求。     

沉管隧道管节沉放施工技术

以国内外已建沉管隧道相关施工技术为依托,对常用管节沉放方法进行对比分析。阐述常用管节沉放方法如浮吊法、浮箱沉吊法、升降平台法和抬吊法的施工流程及技术措施,并对4种管节沉放方法的优缺点进行综合比较,给出每种管节沉放方法的适用范围,为沉管隧道管节沉放方法的选择、工艺优化以及新技术研究提供参考依据。     

沉管隧道管节沉放施工技术*

以国内外已建沉管隧道相关施工技术为依托,对常用管节沉放方法进行对比分析.阐述常用管节沉放方法如浮吊法、浮箱沉吊法、升降平台法和抬吊法的施工流程及技术措施,并对4种管节沉放方法的优缺点进行综合比较,给出每种管节沉放方法的适用范围,为沉管隧道管节沉放方法的选择、工艺优化以及新技术研究提供参考依据.     

Research developments in numerical methods of fluid-structure interactions in naval architecture and ocean engineering北大核心CSCD

流固耦合问题较为复杂,通常难以通过理论推导求得,而数值模拟则能提供一种有效的解决方案,并被广泛用于船舶与海洋工程领域。流固耦合数值方法根据其网格离散方式,可以分为贴体网格方法、非贴体网格方法、重叠网格方法和粒子类方法 4类,对这4类方法的特点及研究进展进行概述并总结得出:贴体网格方法和重叠网格方法均能精确捕捉界面的变形和演化,适合高雷诺数流动问题,在考虑结构变形时一般采用贴体网格方法,而考虑复杂几何形状的刚体运动时则常采用重叠网格方法;非贴体网格方法能够避免网格的更新操作,使计算较为简单,目前多用于模拟流动控制、水下柔性仿生航行器的研发以及多体运动干扰等问题;粒子类方法因其固有的拉格朗日属性,在模拟涉及自由液面剧烈变形、砰击、爆炸等强非线性流固耦合问题中发挥着重要作用。不同的流固耦合问题属性决定了不同方法的适用性,如何选取适合的数值方法,同时结合各类方法的优势开发新的计算方法以应对更为复杂的问题,是流固耦合算法开发的重要发展方向。     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.