浅水航道舰船水压场理论解及其计算

基于浅水波动势流理论,建立亚临界航速和线性跨临界航速浅水波动控制方程。基于薄船假定,利用傅里叶积分变换法获得浅水航道舰船水压场理论解。通过数值求解,分析舰船航速、水深、航道宽度、色散效应对舰船水压场特性的影响,并与源汇分布法计算结果进行对比,验证所建立的浅水航道舰船水压场数学模型和计算方法的正确性与有效性。     

双船在浅水中航行引起舰船水压场实验研究

双船在浅水中航行时,由于舰船与舰船之间及其引起的兴波相互叠加或干涉的影响,使得双船水压场特性与单船水压场特征有明显区别.通过实验研究发现,双船在低速和亚临界航速情况下航行时,舰船水压场负压峰值或负压持续时间会显著增大,对舰船航行安全造成不利的影响;在超临界航速纵向距离超过半个船长时,首舰水压场负压峰值显著减小,对首舰航行安全有利.     

浅水低速舰船通过雷区危险航速的预报模型

根据舰船水压场与航速关系密切的特点,可通过限速航行以实现舰船自身防护安全通过水压水雷区.在浅水、薄船、线性兴波条件下,将舰船水压场计算公式具体应用到舰船通过雷区危险航速的预报中,针对不同水压水雷的引信动作参数,建立了危险航速预报模型,实验结果与预报结果吻合良好.为方便实用,编制了人机交互界面软件,能实时、快捷地进行危险航速预报.预报模型和软件可为战时舰船安全通过雷区提供参考依据.     

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。     

船舶水压场畸变试验

舰船航行时在其下方附近产生水压场。这种水压场无法消除，也极难人工模拟。水压水雷就是根据航行舰船的水压场特性而引爆的。从舰船的安全防护角度考虑，可在船体底部加装某种附体，使舰船原有水压场发生改变，从而避免引爆水压水雷。对在船底加装翼板、回转体等附体所造成的舰船水压场畸变进行了试验研究和数值计算。在拖曳水池中进行了船模水压场测量，比较了加装附体前后舰船水压场的特性，据此分析了采用舰船水压场畸变方法防御水压水雷的可行性。比较了加装翼板和回转体的防水压水雷效果。分析了在实船下加装翼板防水压水雷的可能性。     

关于深水、浅水与限制性航道界定的探讨

通过对船舶阻力的分析和计算．根据影响阻力的主要因素，航速、水深与船吃水比、断面系数，由换算系数来界定深水、浅水与限制性航道。     

舰船水压场频域检测的环境干扰特性分析

舰船水压场以其难于人工模拟性,被作为舰船的重要目标特性广泛应用于水中目标检测中,而对其进行频域检测又是最常用的舰船水压场信号检测方法。复杂多变的海洋环境中,诸多因素都对舰船水压场信号的频域检测性能产生显著影响,文章对在我国沿海不同海域获得的大量环境水压场数据进行分析,得到影响舰船水压场信号频域检测的主要因素,为水中目标探测器设计提供参考。     

限制水域船舶升沉与纵倾研究

基于非线性浅水波理论,利用有限差分法对Wigley、泰勒系列60等船型的压力分布及升沉与纵倾进行了数值计算与结果验证,并进一步考虑限制水域阻塞效应影响,计算了四种阻塞系数下船舶的升沉与纵倾随水深弗劳德数的变化曲线,综合分析了亚临界、超临界航速下阻塞效应对船体升沉与纵倾的影响特点。在亚临界航速时,主要发生船体下沉现象,随着航速增大,阻塞效应将引起船体更大下沉;在超临界航速时,主要发生船体纵倾现象,随着航速增大,船舶升沉与纵倾逐渐趋于稳定;在近临界航速时,阻塞效应影响最大,使得船体周围压力变化复杂,反而引起船体纵倾变小,且出现上升现象。     

内河船舶的浅水阻力计算

本文提供了一种估算内河船舶浅水阻力的方法。根据184条船模浅水阻力曲线及部分相应的深水阻力曲线,计算了经济航速、临界航速和不同航速下的兴波阻力系数。应用经修正的Prohaska方法计算了深、浅水形状因子。将上述这些量视为H/T、L/B、B/T和C_B的幂函数方程,应用回归分析确定其指数值。利用求得的回归公式即可进行深、浅水阻力计算,协助选择优良船型,进行主尺度分析,选配经济航速以提高营运经济性。本方法具有计算简便、适应范围广、计算精度高等优点。     

舰船水压场信号的小波能谱估计与支持向量机联合检测

针对舰船水压场和海浪水压场在频率成分上的差别,提出了小波能谱估计和支持向量机多步预测检测的舰船水压场检测方法.使用滑动加窗信号的低频小波能谱估计值作为新的检测序列,提高了被检测信号的信噪比,使用支持向量机对其进行多步预测滤波检测,并使用实测的数据进行了验证.在海浪水压场为5级海况的情况下(信噪比约为-23 dB),准确可靠的检测到了目标信号,较大的提高了舰船水压信号的检测水平.     

浅水高速船舶引起的波浪和压力场研究

基于浅水兴波理论,在线性条件下对高速薄船引起的兴波和水底压力变化进行了计算.研制了表面波和水底压力联合测量系统,对船模引起的波浪和压力场进行了测量和分析.通过计算和实验结果的比较,明确了理论模型的适用范围.     

采用Green-Naghdi方程和有限元法计算浅水船波

采用波动方程／有限元法求解Green-Naghdi(G-N)方程计算船舶在有限水深区域的兴波和波浪阻力。把行驶船舶对水面的扰动作为移动压力直接加在Green-Naghdi方程里，以描述运动船体和水面的相互作用，并经此来计算不面波动、船底水动压力和波浪阻力。G－N方程比浅水方程增加一个非线性的频散项，以补充有限水深对浅水船波的影响。采用随船运动网格的有限方法，以Series 60 CB=0.6船作为算例给出浅水船波的计算结果，并与浅水方程的结果进行了比较。计算结果表明，当船速小于临界速度时，由于频散的影响，G－N方程级出的船后尾波波高比浅水方程的结果大，同时波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高。当船速大于临界速度时，G－N方程的计算结果与浅水方程基本相同，频率散射无明显影响。     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

内河大型自航绞吸挖泥船浅水阻力数值计算

利用CFD方法计算某内河大型自航绞吸挖泥船在浅水状态下的总阻力。在不同水深及不同航速下对船模周围流场进行数值模拟,计算过程考虑自由面的影响。将计算结果与模型试验作比较,计算结果有较高的可靠性。并通过分析这类船型的流场分布进一步理解船舶在浅水航行中的阻力成因。     

下水驳船调载阀门开关时间优化算法研究(英文)

利用下水驳船移运船舶产品是一种提高船厂修造船能力的有效方式.在船舶产品移运上驳过程中,要求驳船通过调节自身压载水舱水量使驳船始终保持与码头岸边齐平.在调载过程中,调节水舱阀门打开时间是影响驳船浮态的重要因素.本文通过对调载过程特征分析,并考虑产品上驳速度以及潮位变化等参数影响,建立了适当数学模型,分别采用惩罚函数法、网格法和模拟退火法进行求解.通过实例计算与结果分析比较,确定了合适的优化模型和对应解法,同时也证明了本文所述方法的正确性和实用性.     

Three-dimensional numerical analysis of shipping water onto a moving ship using a particle method

The objective of this study was to develop a numerical analysis method based on the moving particle semi-implicit method for simulating shipping water on a moving ship. Towing tests of a very large crude carrier were numerically analyzed for three typical wavelengths. The ship was forced to move in order to express previously measured ship oscillations, and the calculated fluid behavior and the impact pressure on the deck were compared with the experimental results.     

基于推力数值计算的喷水推进船快速性预报与验证

为实现对喷水推进船航速的快速、精准预报,基于ANSYS-CFX软件平台建立喷水推进器推力的计算流体力学(CFD)模型,采用分块六面体结构化网格离散计算域,采用稳态多参考系法求解雷诺时均的Navier-Stokes方程和SST湍流模型,对喷水推进器内的流场进行数值模拟.采用壁面积分法获取喷水推进器的等转速推力曲线,将其与船阻力曲线相叠加,通过求曲线的交点预报航速.选取可提供推进特性图谱的船A、带双级轴流式喷水推进器的船B和带混流式喷水推进器的船C为例,验证该方法的准确性.结果表明:船A配置的喷水推进器的推力计算值和航速预报值与厂商提供的数值吻合良好,船B和船C的航速预报结果均与实船试航值比较接近,最大偏差小于0.5 kn.结果验证了计算模型的可信性和适用性,进一步表明该方法可较好地指导喷水推进器厂商根据船舶所有人的需求便捷地选出合适型号的喷水推进器.     

船舶塔康天线稳定平台的数学模型

介绍利用旋转矩阵的方法建立塔康天线稳定平台的数学模型，并利用仿真来验证所建模型的正确性。所建模型要实现的控制目的是：当船舶作摇荡运动时控制塔康天线始终指着同一个方向。以达到塔康天线的定向目的。还研究了对船舶摇摆引起的线位移作补偿的平台数学模型，研究了船舶有线运动时的平台的数学模型。