基于ALE算法的船首加筋板楔形体水弹性数值模拟

由于船首加筋板楔形体刚度不同,在入水过程中船首两根楔形体所受水弹性数值存在差异。为了精准控制船首入水姿态,确保船舶入水稳定,展开对船首加筋板楔形体水弹性数值模拟。模拟吸取传统模拟算法误差大的经验,提出基于ALE算法的船首加筋板楔形体水弹性数值模拟算法。通过对水弹性结构力计算,获得楔形体结构力分布特征;建立水弹性方程,计算水弹性基础模拟量;通过基础模拟量的ALE算法导入,得到精准水弹性数值。通过仿真对比数据证明,提出的模拟算法在计算误差上明显小于传统模拟算法,能够将误差稳定在0.3～0.5范围内,符合船首加筋板楔形体入水实际操作误差标准。     

基于CAD与CFD的穿梭艇局部船型特征分析

穿梭艇船型是一种针对恶劣航行条件下的高速船艇需求提出的,具有内倾式船首的、单体、高速、穿浪、排水型船。论文基于CAD和CFD技术,对影响穿梭艇在静水中阻力和兴波性能的首尾部若干局部船型特征进行了对比分析,揭示了不同船型特征下的穿梭艇性能特性间的差异,为以后相关船型的设计开发提供了有益的参考。     

单体半滑行穿浪船船型与静水航行性能

半滑行穿浪船是一种结合了混合式内倾型穿浪船艏和半滑行式水下船体的高速单体穿浪船,同时具有穿浪船的穿浪特性和半滑行船的航行特性,拥有良好的快速性和适航性。半滑行穿浪船采用具有折角设计的压浪型干舷,折角线在船长方向上与水线之间存在夹角。压浪干舷具有抑制内倾型船舶的干舷上浪、提供升力、增加储备浮力和减摇的作用。通过基于动网格的数值计算,对压浪干舷的纵向倾角及优选纵向倾角下的半滑行穿浪船在静水中的航行特性进行研究。计算结果表明:拥有较小纵向倾角的压浪干舷的使用效果较好;半滑行穿浪船同排水型穿浪船相比其在高速段的阻力和姿态得到了很大改善。     

破冰结构与冰载荷相互作用下的破坏模式和损伤机理研究

本文首先利用LS-DYNA建立各向同性粘塑性有限元数值模型,并结合ISO推荐压强-面积理论曲线和相关学者的实验数据,验证数值模型的可靠性。其次,比较两种典型破冰结构的破冰机理和破冰效果,对破冰船在行进方向受到的阻力分别与首部外板倾角和水线面首部夹角的关系做了讨论。最后,分析了普通船舶船首与冰层碰撞时的损伤特点。结果表明：冰刀式破冰结构的破冰作业效率比压溃式更高,而压溃式破冰结构的安全性要比冰刀式更好;船舶与冰排相撞时,船首的易受损部位主要分布在首柱后侧临近区域和两侧船-冰接触区域,其中外板吸能最多,横向骨材吸收撞击时所产生的能量多于纵向骨材。因此,要结合实际航行水域的冰情、船舶功能和主机功率等因素,才能选取合适的破冰结构以达到最好的破冰效果;在破冰船船首设计和建造时,应增加船-冰碰撞区域船首外板的厚度,船首结构尽量采用横骨架式结构。     

骑浪/横甩薄弱性衡准和模型试验研究

目前国际海事组织(IMO)正在制定的第二代完整稳性衡准,其中就包括骑浪/横甩薄弱性衡准。文章首先介绍了最新骑浪/横甩薄弱性衡准方法,应用自编的衡准软件进行样船计算,分析了当前衡准的适用性。其次,开展了内倾船型在随浪和尾斜浪中的骑浪/横甩试验,试验中获得了四种与骑浪/横甩相关的运动特性:周期运动、稳定骑浪、横甩和横甩导致的倾覆,而且在某波浪条件下观察到船舶连续发生三次横甩的现象。最后,将内倾船型的骑浪/横甩薄弱性衡准计算结果与试验结果进行对比,验证了衡准方法对于内倾船型的适用性。     

船首高度的概率统计研究

一、前言船舶遭遇大风浪时,船长通常采用首斜浪航态航行,使船体运动以纵向运动为主,上浪主要部位在船首,因而船首高度的大小对船舶甲板淹湿性有决定性的影响。1930年国际载重线公约没有对最小船首高度提出要求,制定1966年国际载重线公约时,正是考虑到这一     

三维加筋板楔形体结构水弹性砰击的ALE数值模拟研究

合理预报船首局部结构砰击载荷及其结构应力响应是船舶结构设计人员所重点关心的问题。文章针对某钢制三维加筋板楔形体入水砰击问题,考虑其水弹性效应,采用ALE显式有限元方法开展了数值预报工作。数值模拟的入水加速度、加筋板结构的纵骨和横梁上应力响应等结果与模型实验的时域结果进行了比较,吻合较好。文中还讨论了数值模拟的并行计算效率问题。     

波浪作用下三维楔形体入水砰击数值模拟

当船舶航行于恶劣海况时,船舶会发生砰击现象。砰击现象是指船体发生剧烈的摇荡运动导致出水并再次入水,由于船舶入水砰击是瞬态过程,所以会在短时间内产生巨大的砰击压力,造成船体的变形甚至失效,因此准确预报入水砰击压力对保证船舶安全航行和作业具有重要意义。本文建立三维楔形体模型来模拟船首部位,结合有限体积法与动网格技术,引入VOF模型,数值模拟了波浪作用下不同刚度三维楔形体垂直入水的过程。研究发现不同刚度的三维楔形体分别入水的过程中,弹性结构入水砰击压力的峰值要小于刚性结构,弹性效应会一定程度减缓砰击的发生,为今后工程实践提供有价值的参考。     

楔形与船首外飘剖面的砰击研究

文章通过分析MLM解析砰击模型,提出了一种更适用于大底升角楔形体砰击的半解析砰击模型。通过采用数值仿真技术对外飘剖面入水问题的研究,指出了现有规范方法存在的不足,并扩展了半解析方法来实现外飘剖面砰击压力峰值系数的预报。在楔形剖面与船首外飘剖面的入水砰击研究中,对比了半解析砰击模型和数值仿真技术的计算结果,验证了半解析方法的可行性。     

楔形与船首外飘剖面的砰击研究（英文）

文章通过分析MLM解析砰击模型,提出了一种更适用于大底升角楔形体砰击的半解析砰击模型。通过采用数值仿真技术对外飘剖面入水问题的研究,指出了现有规范方法存在的不足,并扩展了半解析方法来实现外飘剖面砰击压力峰值系数的预报。在楔形剖面与船首外飘剖面的入水砰击研究中,对比了半解析砰击模型和数值仿真技术的计算结果,验证了半解析方法的可行性。     

船舶碰撞缓冲型球鼻艏概念探讨--球鼻曲率对碰撞的影响

船舶碰撞事故中，被撞油船船侧的破裂会引起严重的海洋污染，故油船双层船壳设计成为防止被撞油船破损的有效措施。但随着海上运输船舶的数目及尺度的日益增大，双层船壳已不能满足防止船侧破损的要求。本文提出了缓冲型球算般的构思。在船舶相撞的过程中，球鼻艏曲率的尖锐程度影响被撞船船侧的损伤程度，故提出并讨论了表征球鼻艏碰撞特性的标志性参数。通过对不同曲率的球鼻艏一系列的碴撞数值仿真计算，详细描述了外形曲率对球鼻艏的变形形态、碰撞力、碰撞力密度及能量吸收的影响，指出船舶采用钝形的球鼻艏能有效减小碰撞时的穿透损伤。     

大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

在船速较低的肥大型船舶上，安装球鼻艏会在很大程度上降低船舶受到的阻力，球艏对艏部型线有缓和的作用,使船舶艏部水流发生改变,减少艏底漩涡,从而降低形状阻力，进而改善船舶的水动力性能。根据设计的10万吨级半潜船船型的船模静水阻力试验情况，该船舶船首由直立型改为球鼻艏型式，通过对原型和改进后的船型的阻力试验结果进行对比，检验了新船型的减阻性能，同时对船尾伴流场进行了研究，发现船首形状改变对尾部半流场影响不大     

A study on collision buffer characteristic of sharp entrance angle bow structure

SEA-Arrow (sharp entrance angle bow like an arrow) has no protrusion of the bulbous bow to reduce bow waves and has a transverse stiffening system in the narrow bow space to apply the buffer bow concept. This system has lower longitudinal stiffness than a conventional longitudinal stiffening system and therefore has buffer characteristic in ship-to-ship collision. A comparative collision study of SEA-Arrow and the conventional bulbous bow was conducted using elasto-plastic finite element analysis. A collision scenario where the striking ship hits the side shell of tanker midship perpendicularly was selected. The results showed that the buffer bow characteristic of SEA-Arrow is superior to that of the conventional bulbous bow, since much more energy is dissipated by the plastic deformation of striking and struck ships until the inner shell of struck ship ruptures.     

A comparison of hydrodynamic impacts prediction methods with two dimensional drop test data

The effect of hydrodynamic impacts on a ship's bow structure is an important design consideration. In addition, to possible failure to local structure, such impacts can generate slam-induced whipping loads, the magnitude of which when combined with ordinary wave induced loads, could lead to first passage failure of a ship's hull girder. This paper presents the results of a recent study that compares select methods of predicting hydrodynamic impacts with available test data of 2-D wedge shaped section shapes. Results based on peak pressures at different impact velocities are presented. The results are compared with traditional prediction theories of Wagner and Chuang.     

球鼻艏伸出长度对阻力性能的影响

我国作业的众多渔船中,拖网渔船占了多数。为了响应国家节能减排政策,故采取安装合适的球鼻艏以起到减少阻力的作用。文中采用CFD技术,在球鼻艏伸出长度的变化上对拖网渔船进行阻力的比较研究,从中得到适当的球鼻艏使得拖网渔船在设计航速下得到较好的减阻节能效果。     

1.6万标准箱集装箱船外飘砰击及结构强度计算研究

超大型集装箱船面临首部特殊型线与高航速所带来的不容小视的首部外飘砰击载荷作用。文中以1.6万标准箱集装箱船为例,首先基于时域Rankine源法计算集装箱船的非线性运动响应;然后预报首部区域发生外飘砰击的概率和砰击压力极值;最后考虑外飘砰击对首部局部区域的作用,对1.6万标准箱船的首部结构进行了有限元分析,评估船体结构承受外飘砰击载荷的能力,为首部结构设计提供参考依据。     

一种实用船型设计方法

介绍船型设计中对兴波阻力影响最大的两个因素--横剖面面积曲线和球鼻首的设计方法.20年间,结合实用船型的特点,采用该方法研发出一种对中高速船行之有效的船型设计程序,并先后对四种具有完全不同尾型的实用船型进行优化设计,即1984年完成的球首长轴套新船型、1988年完成的球首蜗尾新船型、1992年完成的球首双尾新船型、2002年完成的球首常规尾沿海客滚船新船型,都取得了良好的消波、减阻与节能效果.在设计航速下,与各自的对比船型相比较,四种新船型均大幅度减小兴波阻力,减小剩余阻力20%以上,节省有效功率分别为16.2%、5.5%、5.8%、10.3%.     

基于BP网络的球鼻首参数化优化

本文以某集装箱船为研究对象,对降速航行后的球鼻首进行优化。采用Catia建立船体三维模型,为了产生不同形状的球鼻首,选取球鼻特征参数来描述其基本结构;采用拉丁超立方试验抽样方法得到12组不同形状的球鼻首,提出运用非线性拟合能力较强的BP网络构建球鼻首参数和阻力系数之间的关系模型;采用遗传算法对训练后的网络进行极值寻优。结果显示,优化船型的阻力系数显著降低,说明该方法对球鼻首的优化有一定的借鉴意义。     

全方位推进器与首侧推器综合作用对船舶操纵性能的影响

以船模自由自航模试验为基础，对采用全方位推进器和首侧推器的船舶特殊操纵性能进行了试验研究，对其原地掉头、纯横移、斜移等操纵方式进行了探索和研究。同时，通过测量首侧推器作用力随航速变化规律，分析了首侧推器在该类船舶上的应用情况，供设计者参考。     

基于母型船的船体线型优化设计研究

为满足MARPOL公约新要求,某科考船的后续船型燃油舱需采用双舷侧外板保护,船体宽度较母型船增加。为降低后续船船体宽度增加引起的阻力,利用CFD方法分析母型船船模及宽度增加后的流场、阻力特点,确定降低后续船的兴波阻力为重点优化方向。通过改变球鼻艏参数降低船体兴波阻力,根据多种改型模型的CFD计算结果,确定了较优的球鼻艏参数,有效降低了后续船的阻力。