迎浪规则波中高速滑行艇运动响应数值预报与分析

为准确计算滑行艇在波浪中的水动力性能,基于粘性理论,采用随体网格技术、耦合求解运动方程,完成了滑行艇在迎浪规则波中运动响应的数值预报.对滑行艇运动响应结果采用时域和频域方法分析,给出了入射波的周期与滑行艇固有频率对滑行艇运动响应的影响分析结果,对数值计算值与模型试验值进行比较.结果表明,数值计算方法可以准确且高效预报滑行艇在波浪中高速航行时的运动姿态及水动力特性,为滑行艇设计提供指导和参考依据.     

影响滑行艇阻力数值计算的网格因素研究

为了获得有效的滑行艇阻力数值计算方法,采用粘性流体力学软件STAR CCM+,根据结构网格特点分别探讨了船体表面第一层网格节点高度、船体表面网格尺度以及流域网格节点分布系数三个因素对滑行艇阻力计算精度、收敛速度以及计算稳定性的影响。通过把不同网格划分方法所得到的数值结果与模型试验结果进行比较,确定了适合滑行艇阻力计算的网格参数。利用得到的网格方案对多种航态滑行艇阻力进行计算,计算结果与试验值的符合情况良好。     

喷水推进高速三体滑行艇数值自航研究

为了验证计算流体力学(CFD)方法预报滑行艇自由液面粘性流场的精确度,判断为某三体滑行艇设计的喷水推进器能否满足快速性要求,采用CFD方法对某喷水推进高速(1Fr_L1.8)三体滑行艇进行两相流的数值自航,并与试验值比较。运用切割体网格技术并基于RANS VOF求解,首先计算了五个不同速度下的裸艇阻力。结果表明:阻力系数最大误差8.3%,最小误差0.5%,达到了较好的计算精度;采用等推力系数法,在模型尺度下进行"滑行艇+喷泵"的数值自航,将结果推算到实尺度艇,结果表明该喷泵可以达到设计航速;高速航行时推力减额为负的主要原因是艇首尾压差阻力的显著降低。计算结果显示,考虑自由液面时滑行艇底部会出现不合理的水气分布,这影响到滑行艇的阻力性能和喷泵的推进性能,通过局部网格加密可以显著减少艇底非正常水气分布,但艇底气水层难以完全消除,这可能是CFD方法预报滑行艇阻力精度难以控制的原因之一。     

多面体网格在滑行艇数值仿真计算中的应用

通过对NACA滑行楔形体进行数值仿真计算,验证多面体网格在滑行艇数值仿真计算上的精度,并尝试使用多面体网格改善滑行艇数值仿真计算中遇到的伪扩散问题。计算结果表明,基于多面体网格的滑行艇数值仿真计算的精度很高,能够满足工程需要;能够改善滑行艇仿真计算中遇到的伪扩散问题。本文进一步扩展了多面体网格在船舶与海洋工程领域的应用范围,并为滑行艇的数值仿真计算提供有益参考。     

网格因素对三体滑行艇阻力计算影响探究

为获得三体滑行艇的阻力及其他水动力性能比较精确的计算结果,采用粘性流体力学软件STAR-CCM+,依据网格离散的特点,分别讨论了船体表面网格尺寸、近船面网格节点分布、船体周围加密区网格尺寸以及变形网格技术四个因素对三体滑行艇阻力计算精度、收敛速度和稳定性的影响。通过一系列计算、分析,提出适合三体滑行艇阻力计算的网格划分方案,经验证与试验值有较好的符合度。     

某滑行艇模型瞬态水动力特性数值分析

针对滑行艇瞬态水动力特性的预报问题,采用基于全六面体非结构化网格动网格技术求解粘性雷诺平均方程的FINE/Marine商用软件,使用自由液面捕捉法,结合SST k-ω湍流模型,进行数值模拟,分析了1.18 m滑行艇在不同航速下的水动力特性,其中自由液面捕捉采用BRICS离散格式.通过与已有的船模试验结果比较,表明文中的模拟方法可以很好预报船舶水动力特性.     

高速滑行艇喷溅特性研究方法

为了研究高速滑行艇喷溅特性,基于商业CFD软件FINE/MARINE开展了三维滑行艇模型三自由度运动性能的实时数值预报,完成了航速V=2～7 m/s,重心距离艇尾38.1%L、35.1%L共计12种工况下滑行艇的水动力特性、运动性能与航速之间关系的计算,并与试验数据进行了对比,二者吻合良好。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编的后处理程序,对艇体节点空间坐标重新生成非结构网格,给定喷溅的判断条件,自动识别和处理艇体喷溅区形状及喷溅阻力构成,论文提出的喷溅处理方法为揭示高速滑行艇喷溅流动内部机理及防飞溅结构形式设计奠定了基础。     

基于重新建模法的滑行艇阻力数值计算

针对采用重叠网格法对滑行艇阻力数值计算时,采用不同子域的方式会增加网格数量,且在2套网格交接位置通过插值实现数据交换会引入额外的误差,从而导致计算精度和计算效率不高的问题,引入动态边界实现的网格方法,即重新建模法。借助计算流体动力学(CFD)软件STARCCM+,分别采用2种网格方法对一模型尺度滑行艇进行数值模拟,通过对试验结果进行对比和不确定度分析,对数值方法进行确认和验证。在此基础上,采用重叠网格方法和重新建模法对不同航速滑行艇进行绕流场数值模拟。并进行阻力和航态数值结果对比。结果表明,与重叠网格方法相比,重新建模方法的计算精度和计算效率均所有提高。     

针对滑行艇水动力特性的非定常预报方法及应用

基于RANS方法和VOF模型,建立滑行艇定常水动力特性预报方法。在此基础上,针对艉吃水量求解问题,结合6DOF模型和重叠网格技术,建立滑行艇非定常水动力特性预报方法。典型算例验证表明,该方法能有效预报滑行艇的阻力和艉吃水量,预报精度满足工程应用需求。进一步应用该方法分析某滑行艇艇型底部细节设计对水动力性能的影响,结果表明,该方法可有效指导滑行艇精细化设计,弥补传统设计方法的不足。     

基于水动力分析的高速滑行艇阻力估算

针对滑行艇高速航行的运动特性进行其动态阻力的估算研究。首先通过分析滑行艇在高速航行时艇体受到的各种水动力，建立其六自由度操纵性数学模型，并利用四阶龙格一库塔法解算滑行艇的运动姿态。然后计算滑行艇高速航行时的动态阻力，所得结果与船模试验数据吻合较好，并对各种滑行阶段的运动特性进行分析，结果表明基于水动力分析的阻力估算方法具有较强的工程实用性。     

撞头形状对双壳结构耐撞性能影响分析

采用显示动力有限元软件LS_DYNA模拟双层壳结构在两种不同形状的撞头撞击下的响应,通过分析比较发现,双层壳结构抵抗球形撞头撞击的能力更强。     

轮胎式场桥小车制动器改造

广州集装箱码头的轮胎式场桥小车制动器使用10多年后,出现了许多问题,故进行了改造.分析了轮胎式集装箱龙门起重机小车制动器的主要故障现象,提出了改造方案,并加以实施.     

大气对水面空泡溃灭影响的研究

建立了无界大气流场和有界水流场综合作用下的两相球空泡动力学模型,并基于这个模型研究了大气密度和流动对水面空泡溃灭压力的影响机理。结果表明,当空泡收缩到较小时,空泡的非线性动力学行为可以使大气密度或流动对空泡溃灭压力的影响迅速增大,大气密度越小,溃灭压力越大。     

海洋异物接近对导管螺旋桨服役性能影响研究

螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发生突变。本文基于计算流体力学基础理论,建立导管螺旋桨水动力学数值仿真模型。将海洋异物接近过程简化为准定常过程,分析不同接近距离对导管桨水动力性能的影响。基于流固耦合理论,将水动力学载荷施加在桨叶表面,获得不同接近距离时桨叶应力、应变的变化特性。研究结果表明：海洋异物的接近会对导管桨水动力学特性产生较大的影响作用。当异物接近距离为0.01 m时,导管桨推力将增加11.74%,扭矩增加12.73%,桨叶最大应力值增加32.06%,最大形变量增加30.28%。本文研究工作对导管桨服役性能评估及疲劳寿命预测具有非常重要的参考意义。     

船舶柴油机气缸套凸肩裂纹原因分析

分析柴油机故障中常见的机体裂纹故障原因,认为由于设计缺陷和管理及操作不当,易造成船舶柴油机缸体上的裂纹多发生在气缸套凸肩处。如不及时处理这些裂纹和故障,就会造成缸套的裂纹直至出现缸套漏水等严重后果,针对NANTAIQUEEN轮柴油机对该类型故障的检修提出具体措施。     

Analysis of the hydrophysical structure of the Sea of Azov in the period of the bottom anoxia development

The hydrophysical and hydrochemical structure of the Sea of Azov, with developed bottom anoxia, was studied during the RV “Akvanavt” cruise from July 31 to August 03, 2001. The anoxic zone with a thickness from 0.5 to 4 m above the bottom was found in all deep regions of the Sea. Concentrations of hydrochemical parameters were similar to the pronounced anoxic conditions (about 90 mmol m^− 3 of hydrogen sulfide, 17 mmol m^− 3 of ammonia, 6 mmol m^− 3 of phosphate, 7 mmol m^− 3 of total manganese). The hydrophysical structure was characterized by the uniform distribution of temperature in the upper 6–7 m mixed layer (UML). Below this a thin (0.4–0.8 m) thermocline layer was observed, just above the anoxic waters. Formation of this phenomenon was connected with that summer weather conditions. Intensive rains led to increased influx of river waters in June. That resulted in large input of allochtonous organic matter (OM) and inorganic nutrients; the latter were consumed on the additional autochthonous organic matter production. In July the weather was characterized by a significant rise in the daily averaged air temperature and large oscillations of temperature during the day. In this period a wind of constant direction was absent, but wind bursts were observed. The completed analyses showed that the formation of such a structure could be connected with the following factors: (i) positive growth trends of the daily averaged temperature and the daily oscillations of temperature, (ii) presence of wind bursts. The joint action of these factors resulted in the formation of the UML. The amplitude of wind bursts determined the depth of UML, and the value of trend determined the value of the temperature change in the thermocline. An initial presence of bottom halocline (caused by the Black Sea water influx to the bottom of the Sea of Azov) prevented the heating of the bottom layer and therefore led to an increase of vertical gradient of temperature in the thermocline. The spatial distribution of the turbulent exchange coefficient confirmed the existence of a “stagnation” area located above the anoxia zone, which is also, apparently, the reason for its occurrence.     

大广南高速公路地面变形安全评价研究

在大广南高速公路K161＋400～K162＋800段施工过程中,离公路约200m区域突然出现大面积地面沉陷和裂缝现象,该地面变形将影响到线位重新调整,通过调查与分析,对地面变形的安全状态进行了评价,为该公路的建设和运营提供了科学的决策依据。     

海底水平阵性能分析

矩阵滤波技术是通过设计一个全局优化的空域滤波器,使得该滤波器对不感兴趣的区域响应尽可能小,对感兴趣的区域响应尽可能不失真,基于该原理可以消除阻带区域的干扰噪声,并且保留通带区域的弱目标信息,是一种比较实用的弱目标定位检测方法,但其定位精度受很多因素制约。本文首先介绍最小二乘矩阵滤波器的设计原理、匹配场噪声抑制原理及归一化通阻带误差的计算公式,然后针对矩阵滤波器应用于海底水平阵的方法,分别从声源频率、阵元个数和阵元间距3个方面分析研究影响海底水平阵性能的因素,总结出使滤波器能够达到比较好的滤波状态时的因素条件,进而提高滤波性能。     

船舶推进轴系孔径比取值范围的优化研究

本研究优化船舶推进轴系孔径比的取值范围,使轴系的综合力学性能达到最理想的状态,目的是在船舶设计时,帮助船舶设计者快速确定轴系的最佳孔径尺寸。文章以某散货船的轴系为研究对象,在考虑船舶螺旋桨偏心力的情况下,建立了轴系危险截面的等效应力和抗扭强度的数学模型,运用ANSYS有限元分析软件,对不同孔径比艉轴的危险截面的等效应力和抗扭强度进行了对比分析,并且进行了校中情况对比分析研究。将理论值和实测值进行对比,发现理论值和实测结果拟合的非常好。经过对比研究发现,船舶轴系的综合力学性能比较优越的孔径比范围是0.21~0.28,在此范围内,轴系校中效果也比较好。该研究方法为船舶轴系的设计提供了分析依据。     

搞好港口资源整合 促进行业发展壮大

介绍了我国港口资源的整合现状,指出港口整合可以提升港口的形象和地位,也为区域经济和城市的发展注入强大的动力。最后指出在港口资源整合中要避免的几个问题。