不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响

随着舰载机及精密电子设备普遍装备现代舰船,与之相关的安全性及可靠性影响因素也逐渐受到关注[1].舰船舰面气流场对舰载机的安全起降影响显著.在不同的工况条件下,舰船气流场会产生变化,进而影响到舰载机的安全作业.本文利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行数值模拟计算,观察工况条件发生变化时模型舰面气流场的变化情况.从模型的选取、参考舰船舰载机起降方式等方面加以讨论,对不同工况条件下舰船空气流场的数值计算结果进行了对比和分析.     

舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

SA与MILES模型在SFS2舰船空气流场中的模拟应用

为了研究SFS2的舰船空气流场特性,利用SA模型和MILES模型对SFS2空气流场进行数值模拟,并与风洞实验结果进行对比。计算结果显示,SA和MILES模型均能得到与风洞实验变化规律相同的时均流场结果,但MILES对尾流场的预测精度相对更高,且能得到空气流场的瞬时特性,用于更精确分析舰船空气流场。     

SA与MILES模型在SFS2舰船空气流场中的模拟应用

为了研究SFS2的舰船空气流场特性,分别利用N-S方程和MILES方法对SFS2空气流场进行数值模拟,其中RANS方程的求解中应用了SA湍流模型,并与风洞试验结果进行对比。计算结果表明,SA和MILES模型均能得到与风洞试验变化规律相同的时均流场结果,但MILES对尾流场的预测精度相对更高,且能得到空气流场的瞬时特性,用于更精确地分析舰船空气流场。研究表明,当改变两种计算模型来流速度时,流动结构基本一致,船体表面压力系数分布几乎一致。     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围.实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能.分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望.     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能。分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望。     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

舰载直升机的起降安全涉及到舰机两方面,且影响因素较多。本文首先对舰载直升机起降安全因素进行了系统分析,梳理了其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响。然后介绍了用于舰船空气流场测量的三种典型方法,对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响

舰船上层建筑是诱发舰船舰面空气湍流的主要因素,对于具有全通飞行甲板的舰船,其岛式上层建筑的外形及布置则出现了多样化的趋势,对迎风方向后方的气流场形态势必会产生影响.为了解上层建筑外形及布局形式的变化对舰船空气流场,尤其是对舰载机起降影响的初步规律,通过定常同等试验工况条件下,建立多种形式的上层建筑以及变化研究模型上层建筑纵向的布置位置的数值三维模型,对5种模型分别进行数值模拟计算,分析和观察由此产生的气流场变化,对计算结果进行取值分析.通过各模型及原型舰模型间气流场特性的对比,所得出的有关结论与目前实际的舰船产品所采用的布置形式决策是一致的.     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

对舰载直升机起降安全因素进行系统分析,梳理其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响,介绍用于舰船空气流场测量的3种典型方法。研究表明:可通过CFD仿真、风洞试验以及实船测量三位一体的手段获取精确的直升机起降流场环境,结合直升机飞行特性获取准确的直升机载舰安全起降包线。研究结果对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

两种飞行甲板形式的舰船空气流场特性比较

搭载固定翼飞机的水面舰船受多种因素的影响,通常会采用多种飞行甲板形式,尤其是在没有配备弹射器但搭载有固定翼飞机的舰船上,是否采用滑跃式起飞甲板,采用后舰面空气流场会有哪些变化是在总布置设计必须要讨论的问题.本文通过在定常条件下,同一船型上采用的2种飞行甲板舰面布置方案进行了多个工况的空气流场模拟计算,对计算结果进行分析,观察模拟出的二维/三位流线形态,对舰船采用不同飞行甲板形式的气流场特性进行了初步的探讨.     

船舶动力定位系统的一增广非线性观测器设计

滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用。本文在文献[1]的基础上，为船舶动力定位系统设计了一增广非线性状态观测器，其稳定性通过李亚普诺夫方法得到了证明。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。     

单向水道船舶进出港排序权重分析

为避免波浪涌入港内,沿岸港口皆构筑防波堤,堤口及通行水道不宜过宽,采用单向航行以缩小水道宽度是普遍现象。船舶进出港单向航行涉及进出顺序的安排。船舶自动识别系统(AIS)自2004年4月生效实施,提供了船舶动态、静态及航次相关信息数据,对VTS的交通组织服务而言,给予船舶通行管制莫大的帮助。为避免船舶在港口水域因为等候进出造成的拥挤招致碰撞,交管中心对于到达船舶及出港船舶必须作出适当的排序,既可解决通航安全,亦可达到通航效率。本研究就船载AIS所提供的信息中,与船舶通行安全有关的数据,以高雄港水域为例,运用AHP方法作成权重因素分析,其结果可作为运用于整合性船舶交通组织模型研究的参考。     

船舶航线优化中任意浪向的航速损失预测模型（英文）

This paper proposes a semi-empirical model to predict a ship's speed loss at arbitrary wave heading.In the model,the formulas that estimate a ship's added resistance due to waves attacking from different heading angles have been further developed.A correction factor is proposed to consider the nonlinear effect due to large waves in power estimation.The formulas are developed and verified by model tests of 5 ships in regular waves with various heading angles.The full-scale measurements from three different types of ships,i.e.,a PCTC,a container ship,and a chemical tanker,are used to validate the proposed model for speed loss prediction in irregular waves.The effect of the improved model for speed loss prediction on a ship's voyage optimization is also investigated.The results indicate that a ship's voyage optimization solutions can be significantly affected by the prediction accuracy of speed loss caused by waves.     

船舶有效功率预报方法

船舶有效功率的准确预报对船舶的快速性和经济性有很大影响。本文采用Star-CCM+软件对某LPG运输船模型进行阻力计算,通过二因次法将其转化为实船阻力,然后预报实船的有效功率并与模型实验结果进行对比,验证数值计算结果的准确性。数值计算与模型实验2种方法所得结果的最大误差小于5%,证明基于Star-CCM+软件预报船舶有效功率的方法可行。     

Prediction method of hydrodynamic forces acting on the hull of a blunt-body ship in the even keel condition

The mathematical modeling group (MMG) model is well known and is widely used in the field of ship maneuverability. However, the MMG model can be applied only after determination of the hydrodynamic coefficients either from comprehensive captive model tests or from general empirical data. Around the cruising speed, when a ship's drift angle is relatively small, several methods have been developed to predict hydrodynamic coefficients from the ship's principal particulars, e.g., Kijima's method. Kijima's method is efficient in predicting the ship's maneuverability at the initial design stage and is even able to assess the effect of changes in stern design. Similarly, for the low speed range when a ship's drift angle is relatively large, several methods for predicting the ship's hydrodynamic coefficients have been proposed, based on captive model tests, such as those by Kose, Kobayashi, and Yumuro. However, most of the methods developed for low speeds cannot be applied to general ship types without additional experiments being performed. In contrast, Karasuno's method uses theoretical and empirical approaches to predict the hydrodynamic forces, even for large drift motions. Although Karasuno's model utilizes the ship's principal particulars and is applicable to a general vessel, it has not been widely used. This is because the form of Karasuno's model is relatively complicated and its accuracy around the cruising speed is less than that for other methods that have been specifically developed for the cruising speed range. A practical method for predicting hydrodynamic forces for the entire operating speed range of blunt-body ships is proposed in this article. It is based on the MMG model and predicts hydrodynamic coefficients based on a ship's principal particulars. A regression model for the proposed method has also been proposed by analyzing 21 different blunt-body ships. Finally, simulations of a very large 4-m crude carrier (VLCC) model using the proposed method were carried out and the results compared with free-running experiments (both at the cruising speed and at low speeds) to validate the efficacy of the model.     

静水航行船舶粘性兴波阻力计算分析(英文)

The prediction of a ship's resistance especially the viscous wave-making resistance is an important issue in CFD applications. In this paper, the resistances of six ships from hull 1 to hull 6 with different hull forms advancing in still water are numerically studied using the solver naoe-FOAM-SJTU, which was developed based on the open source code package OpenFOAM. Different components of the resistances are computed and compared while considering two speed conditions(12 kn and 16 kn). The resistance of hull 3 is the smallest while that of hull 5 is the largest at the same speed. The results show hull 3 is a good reference for the design of similar ships, which can provide some valuable guidelines for hull form optimization.     

一种舰船实际航速的计算方法

在舰船航线设计、舰船机动等领域,舰船在不同海况下沿不同航向航行的实际航速计算都是一个关键性问题。在近岸、近海区域,舰船实际航速的计算涉及到海流计算、舰船在风浪中的失速计算、浅水失速计算等多个方面。本文通过分析影响航速计算的主要因素,给出了适用于舰船实际航速计算的具体模式。     

船舶碰撞责任的计算机辅助判析技术研究

探索船舶碰撞事故责任的计算机辅助判析技术,以弥补划分碰撞责任比例的支撑数据不充分。建立了适于裁决雾中船舶碰撞责任比例的知识体系,包括基于船舶行为以排除人为因素干扰,兼用于高速船的避让区界的新规则。提出了地自动处理任何船舶碰撞责任比例的模型。解决了船舶单项行为有无过失的定性问题及失量的计算机智能化确定问题。系统经实例试用,在合理性,快速性,经济性方面已初显优势。