海洋工程数值水池基准模型水动力特性数值模拟研究

我国正自开展数值水池自主研发研究,需要确定一代表性平台模型作为基准检验试验及数值模拟研究对象.本文针对设计的半潜平台基准检验模型建立了数值模型,进行了作业、生存和拖航三种典型工况下的水动力特性预报,获得了平台水动力系数、波浪中运动响应传递函数、关键点加速度传递函数等.将运动响应计算结果与现有第六代半潜平台的运动响应数值模拟结果进行了对比,趋势一致,验证了该模型作为基准模型具有一定的合理性和先进性.     

SSCV Ⅱ半潜式起重海洋平台流场数值模拟

以Raffles SSCV Ⅱ半潜式起重平台为研究对象,应用数值方法,对两个不同水线面外形方案的风载进行了预报,通过对风洞模型风载试验结果的验证可知,数值计算结果可信,并进一步应用该数值方法对2个方案的绕流场进行了分析,研究了Raffles SSCV Ⅱ半潜式起重海洋平台立柱外形差异对绕流场及风载产生的影响.所建立的数值方法可为海洋平台风载预报提供新的手段,关于海洋平台立柱外形对风载影响的分析结果可为相关海洋平台设计提供参考.     

基于LS-DYNA的半圆柱壳爆炸荷载下的能量反应

半圆柱壳结构在体育馆、大型机场等大场景结构上应用广泛.为了研究半圆柱形钢壳在爆炸荷载作用下的总能量响应,使用有限元软件LS-DYNA建立在爆炸荷载下半圆柱壳的数值计算模型,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行推导验证,并在此基础上研究壳体厚度对结构能量的影响规律.结果表明:爆炸产生的总能量与壳体厚度成反比;与壳半径上的表示坐标之比所对应的反正切函数成正比.为了验证理论推导的正确性,对理论计算结果进行多次数值模拟验证,所得结果基本相符合.其计算模型可用于半圆柱钢壳的爆炸能量分析,对同类型壳体爆炸能量分析具有一定的参考价值.     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

二维半理论在单体和多体高速排水式船的耐波性预报中具有很好的数值预报精度.文中在二维半理论稳定求解高速船水动力和运动响应的基础之上,采用数值差分方法对高速船水动压力进行了计算,针对一条SL-7集装箱船进行了水动压力的数值预报,结果同模型试验结果进行了比较,表明文中提出的方法能够较好地预报高速船舶的线性脉动水动压力.     

HYSY-981半潜式平台风载荷数值模拟与风洞实验

针对我国深海油气开发拟采用的HYSY-981半潜式平台设计制作了1∶100比例模型,利用风洞实验进行稳态梯度风作用下的抗风特性实验和测定,计算百年重现期的平台整体的风载荷.基于N-S方程,选择剪切应力运输湍流模型、二阶迎风格式离散方法和三维稳态隐式解法对HYSY-981半潜式平台进行构件平均风压分布、形状系数和平台整体的风载荷数值模拟计算.风洞实验结果与数值模拟计算结果基本吻合,验证了数值模拟方法的适用性与实用性.     

10 MW级半潜漂浮式风机的动力响应

选取新型钢筋混凝土结构OO-Star半潜浮式风机平台展开研究,采用ANSYS/AQWA建立半潜浮式基础的水动力数值模型,研究该平台的水动力性能.同时建立水动力-锚泊系统耦合数值模型,开展10MW级大型海上漂浮式风机在风浪作用下的动力响应研究.结果 表明,OO-Star半潜浮式风机平台水动力性能优异,且在不同风浪荷载环境作用下,运动响应以及锚泊系统的张力响应较为合理,未来必将在大型海上漂浮式风机的开发领域占有一席之地.     

二维“杯”形随边超空泡剖面入水数值研究

文章采用求解BANS方程的方法,结合VOF方法和RNG κ-ε湍流模型,对二维超空泡剖面入水问题进行了数值模拟,主要研究了不同"杯"形随边剖面入水时对流场的影响.计算结果清晰地展现了自由表面的演变过程及喷溅现象.可为半浸桨的优化设计作理论指导.     

一种三维时域格林函数计算方法

如何高效地计算出三维时域格林函数是线性时域方法能否有效地求解船舶水动力问题的关键.本文在前人工作的基础上,采用了一种半解析的数值求积方法,对三维时域格林函数及其导数作了计算,这种方法十分有效,计算结果令人满意.     

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明：该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

二维半理论在单体和多体高速排水式船的耐波性预报中具有很好的数值预报精度。文中在二维半理论稳定求解高速船水动力和运动响应的基础之上,采用数值差分方法对高速船水动压力进行了计算,针对一条SL-7集装箱船进行了水动压力的数值预报,结果同模型试验结果进行了比较,表明文中提出的方法能够较好地预报高速船舶的线性脉动水动压力。     

船模航行试验技术及在航道工程中的应用

船模航行试验是在河工模型和船模相结合基础上发展起来的试验研究方法。论述了船模航行试验的相似条件和相关技术,指出这项技术适于研究通航水流条件和工程方案的优化布置以及船舶性能、航道尺度、航道水流三者的相互关系和提高通航能力的措施等。介绍了这项技术在航道工程中的应用。     

巴布亚新几内亚科考瑞港集装箱吞吐量预测

为评估新建巴布亚新几内亚科考瑞港的建设规模,构建由回归分析模型、腹地集装箱运输需求重力模型、多目标港口模糊评价模型和基于Logit模型的港口选择模型4部分组成的综合预测方法。对巴布亚新几内亚科考瑞港的腹地集装箱运输需求进行预测;并对腹地省份在不同港口的集装箱运量进行测算,从而科学合理地预测科考瑞港的集装箱吞吐量,为实施项目的必要性提供支持。该预测方法使用较少的基础数据即可比较科学客观地预测新建港口的集装箱吞吐量,能够较好地解决在不发达国家或地区统计资料缺失、安全局势不稳定导致腹地调研困难等情况下的吞吐量预测问题,为海外港口的建设、咨询项目提供帮助。     

舰用柴油机建模方法综述

作为舰船动力系统的关键部件,柴油机是一个很复杂的系统,它的稳态和动态性能分析、控制必须借助于建模和计算机仿真.文章总结了目前国内外柴油机建模的主要方法,并对各种方法进行了分析和比较.     

海湾电厂三维斜压水流和温排水数值模拟

考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应,建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究,计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好,所得温排水的温升范围以排水口为中心,随湾内涨、落潮呈带状分布,排水口近区热分层现象明显,温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。     

小口径舰炮最大射击效能的求解

小口径舰炮武器是水面舰艇末端防空反导的重要武器。文章从舰炮武器的作战使用出发,建立了舰炮最优射击效能的理论数学模型和工程数学模型,并以某型小口径舰炮为例,对其最优射击效能进行了求解。     

短波信道模型仿真及其改进算法研究

文章介绍了Watterson信道模型的特性,并以ITS宽带信道模型为基础,提出了一种改进的窄带短波信道模型,并经过适当的近似与简化,得到了适于计算机仿真的实现结构,改进的窄带短波信道模型考虑了各个传媒模式内的时延扩展,消除了Watterson模型的使用限制,能够仿真更为广泛的短波信道条件。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟在复杂流态下的应用

基于平面二维水流数学模型和船舶航行操纵数学模型的基本原理,开发了适合内河航道的曲线拟合坐标系下的船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,船舶航行操纵数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型。在实船和船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验验证的基础上,通过复杂流态河段船舶航行操纵数值模拟的研究,表明该船舶数模基本能够模拟船舶在复杂流态下的航行操纵情况。     

船舶运动的极短期预报试验

利用自回归模型对船舶运动进行了预报试验研究。试验结果表明,对于直升机稳定平台补偿控制系统来说,由于只需要对船舶未来极短时间内的运动进行预报,所以基于自回归模型的预报方法能满足系统的实际要求,是一种简单、可行的方法。     

竖向荷载作用下桩基荷载传递计算方法

通过对己有各种单桩计算方法的研究总结,建立了单桩计算新理论。该理论与以往基于荷载传递法的单桩计算方法相比,做了如下改进:(1)桩侧与桩端采用广义荷载传递模型;(2)引入混凝土的Rusch模型以考虑高荷载水平作用下桩身混凝土的弹塑性性状;(3)耦合Mindlin解答以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移。因此该单桩荷载-沉降关系计算方法在理论上更趋完善,使基于荷载传递法的多层地基中单桩荷载-沉降关系计算方法得到完善和统一。     

微小型潜器空间运动建模与仿真(英文)

对自主式潜器空间运动进行精确建模和仿真对研究其操纵和控制特性有重要意义,本文以开发的"MAUV-Ⅱ"微小型潜器为对象,基于动量定理和动量矩定理建立了潜器空间运动的非线性数学模型,将潜器受力分解为各个模块并表达为矩阵形式.在运动非线性数学模型的基础上,结合虚拟现实技术建立了运动仿真系统,针对所研究潜器的特点,采用S面控制方法对此"MAUV-Ⅱ"水下运动的艏向控制和深度控制进行了仿真研究,同时进行了基于目标规划的长距离航行仿真试验.仿真结果反映了潜器具有较好的空间操纵性能,也验证了控制软件的可行性和可靠性.