波浪中多船多墩柱受力和运动的快速计算方法

文章对多船多墩柱相互作用问题提出了一个快速计算方法.该方法是将船体剖面用具有相等面积的等效矩形代替,并将流场划分为船底与水底之间的内场和船侧面之外的外场.对内场,采用简单的解析解;对外场,由于剖面是矩形的,所以可采用在船体水面周线上分布源汇的简单的源汇分布法.对内外场进行耦合匹配进行求解.直立柱体则相当于船底和水底之间间隙为零的情况,所以上面也可包括直立柱体的情况,这样该方法对多船多墩柱的问题可以给出简便快速的算法.通过与试验结果和数值结果的比较,验证了文中计算的有效性.     

港口中船舶和多墩柱耦合作用的计算方法

文章给出了一个有效的计算港口中船舶和多墩柱耦合作用问题的方法。该方法通过将Lean和Bowers等的方法扩展应用于考虑一般三维流动,即可以考虑船舶和多墩柱耦合计算问题,其中对于直立坐底墩柱的求解相当于对船底间隙为零时的求解。该方法计算船舶和墩柱间耦合问题简单而有效。为了证明本方法准确有效,文中给出了多个算例并与试验进行比较。最后,对船舶和多墩柱间的耦合计算进行了分析。     

高架索航行补给中船舶在波浪中的运动性能研究

采用三维势流理论计算高架索航行补给中两船在波浪中的运动响应,将船体周围流场速度势分解为波浪入射势、自身绕射势、相邻船体的存在产生的绕射势、自身辐射势和相邻船体运动产生的辐射势,通过源汇分布法进行求解;对高架索索道上的恒定张力在耦合方程中表示为高架索瞬时张力系数矩阵;求解两船体在规则渡中的联立运动方程可得两船的运动响应.通过计算结果与高架索航行补给中两船运动响应的试验结果进行比较,吻合良好,说明文中的计算方法是可行的,在此基础上,对不同高架索恒定张力和不同浪向角条件下的接受船运动幅值响应进行计算并讨论.最后得出结论.     

铰接多浮体耦合解析计算

利用Lagrange方程求解波浪作用下的铰接多浮体结构运动响应.基于二维微幅波理论,将流场分成若干子区域,在每个子区域内将速度势用特征函数展开,在各区域边界上进行速度势及水平速度的匹配并结合运动方程耦合求解速度势中的系数及结构响应值.计算与实验结果的比较表明,所采用的计算方法是合理的,可以为研究波浪与铰接多浮体相互作用作为参考.     

双体船在波浪中航行时片体间流体动力干扰的研究（第一部分：辐射问题）

本文提出了一种新的理论方法，可用于预报双体船航行时因垂荡和纵摇引起的流体动力。该理论方法建立在Newman的统一细长船理论基础上， 并可视为由本文作者将池壁干扰效应的研究延伸到二个片体间相互干扰的问题上来，因此，本理论方法使用的有效航速（含零速在内）范围很广，且计算方便。将内场定义为二个片体中之一的邻近区域。因此，内场解不仅包含对称的也包含反对称的调和分量。根据内场解与外场解的匹配要求，给出一对耦合积分方程以用于求解外场解中的三维源分布和偶分布强度，而它们的数值解可确定内场调和分量的未知系数。对于零速场合，本方法与一个更为严谨的三维积分方程方法的结果吻合良好；对于有航速场合，用Lewis船型的双体船在Fn=0.15和0．30进行了垂荡和纵摇的强制摇摆试验，试验与数值计算结果的比较表明，本理论由于考虑了三维和航速对片体间干扰的影响，故比一般只考虑二维精确干扰解的切片法有明显的改进。     

二阶绕射势外场解的新方法的研究

Stokes波中,为得到完整的二阶波浪力和波浪压力,直立圆柱的二阶绕射势的求解是关键。数值方法可以采用设置控制面,内场用简单Green函数方法,外场用解析表达式,本文重点寻求外场解析式的一种新的简便方法,从而可以得到一种求解二阶波浪力和波浪压力的简单方法。     

基于高阶面元法的浅水域中船-船水动力相互作用数值预报

文章开发了一种基于非均匀有理B样条（NURBS）的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。     

基于高阶面元法的浅水域中船—船水动力相互作用数值预报（英文）

文章开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

探讨了考虑机械噪声和螺旋桨噪声共同作用下物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元-声学边界元的声固耦合模式直接一体化计算水下总辐射噪声级。建立了某物探船整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入到统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出了物探船辐射噪声指向特性,并比较了两类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法在物探船水下辐射噪声计算结果的差异。研究表明,采用机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法在工程精度上可接受,但一体化计算是更合理的处理方式。     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

文章探讨机械噪声与螺旋桨噪声共同作用下的物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元—声学边界元的声固耦合模式对水下总辐射的噪声级进行一体化计算。建立某物探船的整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出物探船辐射噪声指向特性,并比较2类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法对物探船水下辐射噪声计算结果的影响。研究表明,工程精度上可接受机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法,但一体化计算是更合理的处理方式。     

Ships Bottom Cavities as Shock Absorbers in Waves

Bottom ventilated cavitation is the successfully proven ship drag reduction technology, but the impact of sea waves on ships with bottom cavities is the substantial concern for a broad technology implementation. The influence of waves on vertical force experienced by such ships is analyzed in this paper using a perturbation technique. The unperturbed cavity shape at given Froude number and cavity length was found from a nonlinear steady ideal fluid problem. The ship response to an impact of a wave of the given length and amplitude is considered as the one-frequency perturbation. This perturbation was found by combined consideration of compressible flow in the cavity and incompressible flow in the surrounding water. Computational examples relate to an earlier tested model with the bottom cavity restricted by skegs. The vertical forces on the model with bottom cavities and in cavitation-free conditions were compared in head and following seas. It was found that within the major part of the consider range of wavelengths the cavity acts as a shock absorber significantly reducing the vertical force pulsation and ship acceleration in waves.     

波浪中船底空泡对振动吸收的研究（英文）

Bottom ventilated cavitation is the successfully proven ship drag reduction technology, but the impact of sea waves on ships with bottom cavities is the substantial concern for a broad technology implementation. The influence of waves on vertical force experienced by such ships is analyzed in this paper using a perturbation technique. The unperturbed cavity shape at given Froude number and cavity length was found from a nonlinear steady ideal fluid problem. The ship response to an impact of a wave of the given length and amplitude is considered as the one-frequency perturbation. This perturbation was found by combined consideration of compressible flow in the cavity and incompressible flow in the surrounding water. Computational examples relate to an earlier tested model with the bottom cavity restricted by skegs. The vertical forces on the model with bottom cavities and in cavitation-free conditions were compared in head and following seas. It was found that within the major part of the consider range of wavelengths the cavity acts as a shock absorber significantly reducing the vertical force pulsation and ship acceleration in waves.     

Optimization of bow shape for a non ballast water ship

In this research,a commercial CFD code ＂Fluent＂ was applied to optimization of bulbous bow shape for a non ballast water ships（NBS）.The ship was developed at the Laboratory of the authors in Osaka Prefecture University,Japan.At first,accuracy of the CFD code was validated by comparing the CFD results with experimental results at towing tank of Osaka Prefecture University.In the optimizing process,the resistances acting on ships in calm water and in regular head waves were defined as the object function.Following features of bulbous bow shapes were considered as design parameters： volume of bulbous bow,height of its volume center,angle of bow bottom,and length of bulbous bow.When referring to the computed results given by the CFD like resistance,pressure and wave pattern made by ships in calm water and in waves,an optimal bow shape for ships was discovered by comparing the results in the series of bow shapes.In the computation on waves,the ship is in fully captured condition because shorter waves,λ/Lpp 0.6,are assumed.     

V型无压载水船舶型线设计变换研究

无压载水船舶作为一种新的船舶设计理念已经在国外展开了相关的研究,而在中国还研究甚少。就V型无压载水方案的型线设计变换进行研究,首次提出基于母型的横剖面面积曲线基本不变的V型无压载水型线设计变换方法。该方法对母型船的型线进行底部V型变换,使设计船舶的底部呈现一定的倾角,同时增大船宽。变换后设计船舶的横剖面面积曲线和母型船保持一致,变换方法简单可靠,在保证设计船舶的船长、设计吃水、排水量等参数基本不变的情况下,较好地解决了设计船舶型线的光顺性问题。     

高能搁浅下双层底结构的损伤特性研究

船舶搁浅事故会引起船体破损、环境污染和人员伤亡等严重后果.研究船舶搁浅,不仅有利于海上生命安全、防止海洋污染,还可为船体结构的抗冲击设计及规范航运繁忙区域中船舶的航速、操作规程提供一定的依据.本文用数值仿真法研究了船舶高能搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散等结果,提出了一种新式的抗搁浅YF双层底结构,并与原结构进行了比较.研究表明,损伤变形集中于结构与礁石相接触的区域,高能搁浅内部力学问题的研究可以主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著增加了船底结构的抗搁浅能力;高能搁浅过程中,由于垂直方向的接触力,礁石对双层底的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用很弱;YF双层底结构比原结构具有更大的吸能能力和抗搁浅力.     

Efficient calculation of slamming pressures on ships in irregular seas

An efficient method for calculation of the slamming pressures on ship hulls in irregular waves is presented and validated for a 290-m cruise ship. Nonlinear strip theory was used to calculate the ship–wave relative motions. The relative vertical and roll velocities for a slamming event were input to the slamming calculation program, which used a two-dimensional boundary element method (BEM) based on the generalized 2D Wagner formulation presented by Zhao et al. To improve the calculation efficiency, the method was divided into two separate steps. In the first step, the velocity potentials were calculated for unit relative velocities between the section and the water. In the next step, these precalculated velocity potentials were used together with the real relative velocities experienced in a seaway to calculate the slamming pressure and total slamming force on the section. This saved considerable computer time for slamming calculations in irregular waves, without significant loss of accuracy. The calculated slamming pressures on the bow flare of the cruise ship agreed quite well with the measured values, at least for time windows in which the calculated and experimental ship motions agreed well. A simplified method for calculation of the instantaneous peak pressure on each ship section in irregular waves is also presented. The method was used to identify slamming events to be analyzed with the more refined 2D BEM method, but comparisons with measured values indicate that the method may also be used for a quick quantitative assessment of the maximum slamming pressures.     

波浪对箱形船作用的三维耦合计算模型

为获得具有工程实用价值的港口三维船非线性波浪力的时域计算方法,该文建立了波浪对港口中船非线性作用的三维时域计算耦合模型:用欧拉方程计算船底面下的内域,用Boussinesq方程计算船侧面到港口边界的外域,两域在交界面处匹配条件是流量连续和压力相等.并进行了相关模型实验,实验结果和数值计算结果比较表明该耦合计算模型具有满意的精度.此外,该三维耦合模型数学处理简单,计算效率高,可适用于工程计算.     

动态信号采集分析仪(CY-1型)系统及原理

介绍了动态信号采集分析仪（CY-1型）的原理。该系统适用于多种物理模型试验，如船舶性能、船舶在风浪流自然载荷条件下对港口设施的影响（码头受到的撞击力与缆绳受到的拉力等）、桥墩防撞设施以及水工结构物等。实践表明，该系统精度高且操作方便，所以在物理模型试验中是不可或缺的。最后指出了可进一步完善该系统的若干方法。