以Rankine源三维面元法求解三体船纵摇与升沉运动

为对三体船的纵摇与升沉运动进行分析,将三维面元法用于三体船在波浪中的纵摇和升沉计算。依据Rankine源格林函数,基于有航速势流理论建立理论计算模型和数值计算方法,对数学三体船型纵摇、升沉运动响应进行计算,并对计算结果规律进行分析。同时,还对其数值进行模型实验验证。根据计算结果,针对侧体布局对三体船在波浪中纵向运动的影响进行了分析。     

被动翼复合船型航行性能模型试验研究

针对被动翼复合船型,采用模型试验方法,开展阻力和耐波性模型试验,分析一对首水翼和一型 T型翼对阻力和垂向运动的综合影响。试验结果表明,加装被动翼之后,中低速时静水阻力增幅较大,高速时静水阻力增幅减缓;在1倍波长船长比附近,纵摇、垂荡、首尾垂向加速度大幅减小;波浪增阻显著降低。综合而言,被动翼复合船型在风浪中航行时,快速性与原船型相当,耐波性大幅提升,对改善船员舒适性和船上设备使用环境具有有益效果。     

Validation of vessel seakeeping model tuning algorithm based on measurements at model scale

Wave-induced vessel motion prediction plays a critical role in ensuring safe marine operations. The operational limiting criteria can usually be calculated by applying presumed linearized vessel motion transfer functions based on the specified vessel loading condition, which may deviate from the real vessel condition when the operation is executed. Reducing the uncertainties of the onboard vessel loading condition can therefore improve the accuracy of vessel motion prediction and hence improve the safety and cost-efficiency for marine operations. However, parameters related to the onboard vessel loading condition can be difficult to measure directly, such as the center of gravity and moments of inertia. In addition, the hydrodynamic viscous damping terms are always subject to significant uncertainties and sometimes become critical for accurate vessel motion predictions. A very promising algorithm for the tuning of these important uncertain vessel parameters based on the unscented Kalman filter (UKF) that uses onboard vessel motion measurements and synchronous wave information was proposed and demonstrated previously by application to synthetic data. The present paper validates the UKF-based vessel seakeeping model tuning algorithm by considering measurements from model-scale seakeeping tests. Validation analyses demonstrate rational tuning results. The observed random errors and bias in relation to the measurement functions due to the applied simplification and linearization in the seakeeping simulations can lead to biased tuning. The importance of designing the state space and the measurement space is demonstrated by case studies. Due to the nonlinear relationship between the uncertain vessel parameters and the vessel motions, the tuning is shown to be sensitive to the mean state vector and selection of the surrounding sigma points.     

小生境进化算法及其在舰船耐波性优选中的应用

本文介绍了小生境进化算法(NEA)非线性优选模型.通过对广义欺骗性问题的仿真和在舰船耐波性航向航速优选中的成功应用,及与标准遗传算法和黄金分割法的比较,表明算法在复杂非线性优选中具有快速、高效、鲁棒性强的特点,并能在全局范围内有效地搜索所有最优解.应用表明,海上补给航向航速优选对于航向比较敏感,而对航速则有一个较宽的选择范围.     

船舶航行时水动力系数求解二维半理论的稳定算法

给出一种基于高速细长体理论的预报排水型船在波浪上运动水动力求解的数值方法.在该理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以称为二维半理论.采用二维时域自由面Green函数将定解问题转化为船体切片上的积分方程,进而求解有航速下的船舶水动力问题.重点讨论了水动力计算的稳定算法.对ITTC建议的标准WIGLEY船型作了理论预报,并与DELFT大学的实验结果和用STF切片法的理论预报结果作了比较.比较结果表明,本文提出的二维半理论的预报结果与试验结果相当接近,而计算效率和切片法相当,且大大改善了理论预报的精度.     

简单Green函数法求解三维水动力系数

本文提出用简单Green函数1/r求解无航速的三维物体在水面、水下或在无界域中作各向振荡时水动力系数的数值方法。对于无穷远处扩散条件转换成辐射面条件的问题作了专门的考虑,即用圆柱将物体包围在其内部,该圆柱将流场分成内、外两部分,外部域中速度势的特征函数展开式与内部域中用Green公式求得的解相匹配。 根据本计算方法编制的程序对一些典型情况作了试算,其中包括在水面振荡的半球、方盒和圆盘的水动力系数曲线;水面及水底对圆球水动力系数的影响等。为考核本方法,与其它计算方法得到的结果作了比较。对方盒的三维结果与切片法作了比较。     

高速船波浪增阻数值预报方法研究

海洋气象因子fw是国际海事组织（IMO）提出的EEDI计算公式中的重要成分,而船舶波浪增阻是决定fw的关键,由于国际上关于高速船波浪增阻预报方面的研究很不完善,为此文章基于二维半理论求解水动力和运动响应,利用几种不同方法对波浪增阻进行计算,并与模型试验结果相比较,在此基础上,推荐了一种适合计算高速船波浪增阻的方法。     

船舶EEDIweather中系数fw的快速预报方法研究

随着能效设计指数（EEDI）的强制实施,船舶节能减排日益受到重视,对新造船舶的性能提出了更高的要求.IMO相继出台的EEDIweather自愿导则能够更全面地衡量船舶在风浪中的能效指标,其中系数fw对EEDIweather的计算有重要影响.为建立fw的快速预报方法,在设计阶段初步评估了船舶性能,进行了系列耐波性模型试验,并以试验结果为基础,结合ITTC推荐的阻力推力法（RTIM）计算了fw.应用多元回归分析得到fw的经验公式,经验证有良好的工程应用价值.     

三体船横摇运动试验研究

三体船的侧体对其周围的流场及其自身的耐波性能会产生复杂的影响,导致三体船横摇运动的纯理论计算比较困难。因此,采用耐波性模型试验（包括自由衰减试验、规则波及不规则波中的航行试验）考察侧体横向位置、舭龙骨的设置以及航速等因素对三体船横摇运动的影响,研究结论对相关专业设计人员具有较好的参考价值。     

大型豪华邮轮在迎浪中非线性运动预报方法研究

目前工程上通常采用的线性理论耐波性预报方法尚不能够准确地预报船舶非线性运动,而全非线性理论预报又因为耗时长不能广泛应用于实际工程中。现将基于切片理论的频域线性预报方法加以扩展,考虑湿表面变化的非线性因素,在时域中求解船舶非线性运动。通过对某艘大型豪华邮轮的非线性运动耐波特性研究,对其理论计算结果与试验结果比较,表明该预报方法能够较好地评估该船的非线性运动耐波特性。给出的计算方法简便、实用,适用于船舶纵向非线性运动预报,对船舶设计阶段的耐波性能评估具有一定的工程实用价值。