大型邮轮耐波性能数值与试验研究

大型邮轮乘员多达几千人,其运营安全性及乘坐舒适性至关重要,有必要对其耐波性能开展针对性研究。本文以数值模拟与模型试验相结合的方法研究某大型邮轮的相关耐波性能,数值计算应用三维线性时域势流理论,试验模型为1∶55缩尺比制作的水面自航模型。首先对比分析邮轮计算结果与试验数据,验证研究方法的可靠性,然后进一步依据相关耐波性衡准评估了邮轮在不同航速、浪向、海况下邮轮的安全性与舒适性。结果表明:大型邮轮在5级及以下海况可满足舒适性标准,在更高海况下须避免在浪向30°及90°条件下航行;在6级海况、航速不超过15 kn时,大型邮轮安全性与舒适性亦符合标准。     

后勤保障浮式码头耐波性能试验

采用模型试验方法对后勤保障浮式码头耐波性能进行研究。设计浮式码头物理模型和系泊系统模型。采用静水衰减试验,得到浮式码头的横摇和纵摇阻尼。采用规则波（Regular Wave,RW）试验,得到浮式码头的运动响应幅值算子（Response Amplitude Operator,RAO）曲线,并与数值计算模型进行对比,相互验证有效性。采用不规则波（Irregular Wave,IRW）试验,分析浮式码头的运动性能和四点锚泊性能,并与数值计算模型进行对比。结果表明模型试验与数值计算模型吻合较好,可为后勤保障浮式码头设计提供相应的参考依据。     

风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟

在以往船舶耐波性能研究过程中,忽略了风浪环境的模拟精度,造成在不同波高环境下,耐波性模拟结果与实测数据相差较大的问题。因而,设计风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟方法。采用UDF造波技术以及二阶Stokes波浪理论完成海洋风浪仿真,获取船舶实测数据,引用有限元法构建船舶模型。结合响应关系算子,实现船舶耐波性能数值模拟。构建方法应用环节,将此方法与原有2种方法在不同波高下,对测试船舶的耐波性进行模拟。通过测试结果可知,此方法的模拟精度高于原有方法。     

翼板浮式防波堤消波性能

随着近年来海岸工程与海上作业对浮式防波堤的需求不断增加,提出了一种带翼板的新型浮式防波堤。基于三维势流理论,对翼板浮式防波堤的消波性能进行了计算分析,并与传统方箱式浮式防波堤进行对比。证明了在较长周期的波浪中,翼板浮式防波堤拥有更好的消波能力。翼板浮式防波堤截面参数对消波性能的影响表明：1）箱体宽度越大、吃水越深,防波堤消波效果越好;翼板长度越长、角度越小,最优消波效果对应的波浪周期越长。2）适当调整截面参数,可以使翼板浮式防波堤适应更多的海浪环境、增加更多的适用场景。     

吊舱推进豪华邮轮在波浪中的功率增加预报试验研究

  目的  旨在阐述采用吊舱推进船舶在波浪中的功率增加预报试验方法,并通过模型试验得到目标豪华邮轮在实际海域中的功率增加值。  方法  针对一艘采用吊舱推进的豪华邮轮,在拖曳水池中开展波浪中的自航模型试验研究,通过在缩尺后的吊舱包内安装专为本试验研制的吊舱动力仪,测量吊舱桨发出的扭矩和转速,然后将传统的静水自航试验方法拓展至波浪中,依据ITTC推荐规程对试验数据进行后处理并分析影响试验精度的误差来源。  结果  根据ITTC推荐的扭矩转速法预报得到的目标船功率增加峰值出现在波浪周期12 s附近,当有义波高为2 m时,波浪中功率增加值为554 kW,占静水中功率的比例达18.53%。  结论  所述自航模型试验方法适用于吊舱推进船舶,可用于预报船舶在波浪中的功率增加,可为深入研究船舶在波浪中的推进特性,进一步丰富船舶节能减排的设计优化手段提供有益参考。     

箱型浮式防波堤消波性能研究

基于势流理论,采用线性波假设和特征函数展开匹配法求解了箱型浮式防波堤的绕射和辐射问题。为提高收敛性,在流域Ⅱ中特征函数采用两双曲正(余)弦函数相除的形式。研究了浮堤宽度,吃水,重心位置和锚链预张力对箱型浮式防波堤透射系数的影响。计算结果表明,增加箱型浮堤的宽度和吃水可以减小透射系数。重心位置对箱型浮堤消波性能的影响很小,在相当大的范围内变化重心的垂向位置,透射系数几乎没有变化。锚链预张力并不是越大越好,在入射波波长较长的区间内,增加预张力可减小透射系数,在波长较短的区间内,增加预张力反而会使透射系数增大。     

船舶在波浪中靠帮运动理论预报

运用三维势流理论给出了两船在波浪中运动的数学模型,并对两船在不同横向间隙以及纵向相对位置时小船的运动响应进行了数值预报,结果表明,相对较小船在不同位置处以及不同浪向下运动响应差异较大,因而可对今后实船作业如何选取合适的相对位置和浪向提供指导,并为以后开展此类研究工作奠定了基础.     

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明：该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。     

波浪作用下沉管隧道管段沉放过程的频域响应(英文)

大型沉管隧道管段的沉放是沉管隧道施工中的关键环节之一.为了解沉管隧道管段沉放过程中的运动特性,对双驳船施工沉放的沉管隧道管段进行了频域计算分析.基于线性波理论和三维分布源法,计算得到波浪作用下沉管管段沉放过程中的波浪荷载及频域运动响应.计算中假定驳船本身的运动较小,忽略了驳船的运动对管段运动响应的影响,缆绳作用力由静力学方法计算.计算结果表明,沉管受到的波浪荷载在靠近水面的位置较大,并随着沉管沉放深度的增加而减小;随着波浪周期的增大,沉管受到的波浪荷载先增大而后减小;沉管的运动响应一般在离水面近的位置较大,并随着沉放深度的增加而减小.     

豪华邮轮油性舱底水系统设计

自主设计、建造豪华邮轮是海洋强国的重要标志.舱底水系统作为最重要的保船系统,一方面承担着日常排放含油舱底水的工作,另一方面也肩负着紧急情况下及时排放舱室进水的重任.本文从船舶设计建造原理角度出发,以VISTA号邮轮为例,进行油性舱底水系统的设计技术研究.通过三维建模重构油性舱底水系统的具体布置,并分析各关键部件/系统的...     

世界旅游船市场现状及其展望

文章对世界海上旅游市场与豪华旅游船建造市场现状作了总结与分析,并对豪华旅游船发展趋势以及我国加强该领域研发力度的重要性作了简要阐述。     

豪华邮轮球艏的新型设计

  目的  豪华邮轮的型线优化设计,除了要考虑美学视角因素,更重要的是还要考虑在整个航行阶段都能满足绿色节能、安全舒适等方面的要求,其中针对多航速船舶阻力性能优化进行豪华邮轮的船型设计尤为重要。  方法  首先,基于自主开发的船型优化设计软件OPTShip-SJTU,以某豪华邮轮为原始船型,通过自由变形方法,对船艏、水线、船艉等位置进行局部变形;然后,通过基于Neumann-Michell (NM) 势流理论的兴波阻力求解器NMShip-SJTU进行阻力评估,并结合优化算法得到不同航速下兴波阻力系数最优的船型;最后,采用经过广泛验证的高精度黏流求解器naoe-FOAM-SJTU对优化船型做进一步验证。  结果  结果显示,基于NM 势流理论的兴波阻力优化可以得到多航速下总阻力性能更优的船型,相比基于黏流CFD评估进行优化,更高效,且得到的优化船型在2个航速下总阻力分别降低了0.65%和0.98%。  结论  研究表明,基于数值模拟的船型优化设计流程可以应用于豪华邮轮的阻力性能优化。     

基于三维势流理论的耐波性数值预报

准确预报船体运动响应对于砰击等波浪载荷的计算以及合理结构设计具有重要意义。船舶在大幅波浪中的运动呈明显的非线性,而现阶段耐波性预报多采用线性切片方法。三维水动力分析软件 WASIM基于时域势流理论,采用 Rankine面元法预报船舶在波浪中的运动响应,并考虑了多种非线性因素。本文以标模 DTMB5512为对象,采用 WASIM预报其在不同航速下的耐波性,并与基于线性切片理论的计算结果和模型试验结果进行对比。结果表明：利用 WASIM计算得到的船体运动响应比其他方法更接近试验值,合理体现了船舶在风浪中的实际耐波性能。因此,利用 WASIM能够较好地评估船舶在波浪中的非线性耐波特性。     

几种千吨级高性能船耐波性对比分析

为了对比分析千吨级单体圆舭船型、深V船型、穿浪双体船型、三体船的耐波性能,采用二维半理论方法计算各船型在迎浪规则波中的摇荡及首中尾部垂向加速度的频率响应函数,其中应用时域格林函数求解水动力系数,应用谱分析计算各船型在不规则波中的运动有义值.结果表明,几种千吨级高性能船在波浪中的纵向运动性能均比常规圆舭船型优,其中三体船纵向运动性能最佳.计算结果可为该吨级舰船平台选型提供技术支持.     

豪华邮轮主尺度回归分析方法

主尺度确定是船舶设计初期的重要工作。许多学者已对散货船、油船等船型的主尺度要素进行了研究分析,而对豪华邮轮主尺度的研究还很少。在对豪华邮轮的特点进行分析的基础上,搜集了40余艘豪华邮轮的船型资料,分析了豪华邮轮各个主尺度要素的特点以及相互关系。运用统计学方法分析处理统计数据,分别用单变量和多元回归分析方法建立了主尺度数学模型,并对回归结果进行了验证和误差分析。经检验,得到的回归公式误差在一定范围内,具有一定显著性和可信性,可供设计者参考。     

某大型豪华邮轮蒸汽系统蒸汽环网管径仿真优化研究

大型豪华邮轮的仿真和优化对于大型邮轮的设计具有重要意义.文章以某大型豪华邮轮蒸汽系统为研究对象,在分析该系统设计特点的基础上,利用流体仿真软件Flowmaster搭建该系统仿真模型并进行了仿真计算、分析和优化设计.研究结果表明:原设计方案下,船尾蒸汽管网蒸汽干度较低;通过优化船尾蒸汽环网管道管径,实现了船尾蒸汽平均干度...     

邮轮主题产品开发的建议

  目的  为实现我国邮轮的自主研发,开展大型邮轮总布置设计所蕴含设计机理的探索。  方法  针对大型邮轮总布置设计的特点与拓展性,从多学科融合的角度进行设计机理的探索,即应用公理化设计原理的邮轮主题功能区域设计机理剖析与面向知识工程的邮轮模块化设计机理剖析,并以世界上现有的典型邮轮为例进行相关机理拟合程度分析。  结果  结果表明：通过建立游客需求与功能需求间的关系模型,可以得到现有主题邮轮到潜在主题邮轮的主题功能区域设计映射规律;运用面向知识工程的邮轮模块化设计机理,能够对邮轮甲板的舱室模块进行有效划分并得到舱室模块的布局规律。  结论  应用公理化设计原理及基于知识工程的模块化机理可以有效探索大型邮轮的布置设计规律,对我国邮轮的总布置设计具有重要指导意义。     

大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火系统设计

大型豪华邮轮是一种载客超千人的国际航线大型客船,因其舱室数量大、功能区间复杂多样、可燃物多、人员密集,一旦发生火灾事故且火情无法得到有效控制,将会造成巨大的人员伤亡和经济损失。文章结合高压细水雾灭火原理、大型豪华邮轮上的结构及处所特点,研究高压细水雾灭火系统的适用范围、系统设计方案,探讨大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火的设计原则,总结得出大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火的设计方法。