基于SBD技术的小水线面双体船首尾鳍优化设计

首尾鳍作为小水线面双体船(small water-plane-area twin hull,SWATH)的重要组成部分,对其运动性能有着较大影响,是SWATH船型设计的关键技术之一.本文将SBD(simulation based design)技术引入小水线面双体船首尾鳍的优化设计中.以经济航速和设计航速总阻力为目标函数,首尾鳍面积、主翼攻角和襟翼攻角等参数为设计变量,以航行姿态作为约束条件,开展6000吨级小水线面双体船首尾鳍优化设计.结果表明,最优设计方案较原方案在经济航速点总阻力减小约10％,运动姿态也得到较大改善.该设计方法在满足约束条件下以性能最优为目标来驱动设计,为船舶附体的优化设计提供了一种全新的途径.     

局部气垫双体船试验方案设计

设计1套局部气垫双体船模型拖曳试验方案,用于静水阻力试验。试验方案包括船模的设计、垫升系统、气垫内压强测量系统、气垫波形摄像系统等部分。试验除测量船模的阻力、纵倾角、重心处升沉,还监测气垫内压强的分布以及波形。并根据船模内外吃水情况,计算出湿表面积,采用二因次法换算出实船的有效功率。     

基于CFD的36英尺水翼双体船阻力与运动预报（英文）

近年来,兼具双体船和水翼船优点的水翼双体船迅速发展。本文通过对一艘36英尺的水翼双体船的实船试验和CFD仿真,得出最佳的双体船水翼配置形式。本文的CFD仿真主要针对迎波状态下阻力和运动,通过STAR-CCM+进行仿真,结果显示:在相同航速下,相比没有安装水翼的双体船,安装了水翼的总阻力减小量高达26%;同时,在相同的海况下,安装水翼可以将航速提高7 kn,速度提高了21%。同时也得到了最佳的水翼配置:艉部攻角-0.2°、艏部攻角1°,在该配置下最大航速40 kn时的最低总阻力为628 kN。仿真计算结果与实船试验非常接近,表明本文所提的水翼双体船阻力和运动预报计算方法是合理可行的。     

基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究

基于计算流体力学(CFD)理论,选用SST k-ω湍流模式封闭RANS方程,研究喷水推进双体船横向平移运动水动力性能。对喷水推进双体船模在不同横移航速下的粘性流场进行数值模拟,计算结果和水池拖曳试验结果进行比较,两者吻合较好,表明CFD可以用于双体船横移运动水动力性能研究。通过分析发现,双体船横移时的阻力随航速增加而快速增加;前片体阻力明显大于后片体;水动力作用点的位置随航速的改变幅度不大。准确掌握船体横移运动水动力性能,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性和操纵性提供理论依据。     

基于DAWSON法小水线面双体船模型兴波阻力及浮态预报

针对小水线面双体船型,基于Dawson法,通过船体局部网格快速划分迭代求解船体模型在不同航速下的兴波阻力、纵倾、升沉以及不同航态下的湿表面面积变化,并给出预报结果与模型试验结果的对比。     

小水线面双体船粘性流数值模拟

利用商业软件FLUENT对一小水线面双体船(SWATH)的粘性绕流进行数值模拟,得到了不同航速下的三维粘性流场和粘性阻力,通过对计算结果的分析、比较,验证了FLUENT用于预报小水线面双体船粘性阻力和伴流分布的有效性和实用性。     

高速穿浪双体船船型研究

本文根据对国际上高速穿浪艇的跟踪研究，提出了一艘５０ｍ、２５０ｔ级目标艇的优化船型，在拖水池进行了缩尺比为２０的船模静水阻力与耐波性试验，并将结果与国外双体船、双体气垫船等作了比较。结果表明，该目标艇的航速性能与波浪上的晕船率水平均可达到国外的实船结果。     

穿浪多体船运动性能研究

在穿浪双体船基础上，加装半潜体或带被动式减纵摇鳍的半潜体使其成为消波穿浪多体船，航行性能大大提高。半潜体不仅对耐波性能有利，对静水阻力和船体结构强度都有利。试验表明半潜体使经济航速阻力减小１８－２３％，设计航速阻力减小５－７％。耐波性综合指标比穿波双体船有提高，特别是纵摇明显减小。     

IMAA公司为德国海军研制部分气垫支持的沿海作战双体舰艇

2004年，根据德国国防部的要求，部分气垫支持的双体船（PACSCAT）技术已应用于一种高速濒海战斗舰（LCS）。作为PACSCAT的创始者，IMAA公司受德国军用舰船设计部门资助，开发出一种长110m、航速可达50kn的战舰。部分气垫支持的双体沿海作战舰艇可以携带充足的军用装载，包括使用两架NH90直升机所需的飞行甲板设施和一套武器系统。船体采用独特的水下线型，不仅减少了阻力，即使舱室破损也可维持较佳的稳性。     

SBD技术在"探索一号"科考船线型设计中的应用

文章介绍了"探索一号"科考船船体改型设计及基于数值仿真方法(Simulation Based Design,SBD)的艏部线型优化设计。首先,依据总体设计要求,对原船艏部进行了加长并开展了线型设计,采用基于RANS的数值评估方法对改型前后船舶阻力进行计算分析。在此基础上,采用SBD技术开展了艏部线型优化设计,以设计航速时的总阻力作为目标函数,FFD方法实现船体几何自动重构,利用粒子群优化算法对线型优化设计问题进行求解,设计结果表明:在满足工程约束条件下,最优方案总阻力收益十分显著,航速12kns时模型总阻力减小了7.7%,剩余阻力系数减小了26.6%。     

采用ARM的海洋温差发电系统设计

随着船舶工业化和自动化程度的提高,船载各项设备对能源的需求也与日俱增,但是传统的石化能源供应也越来越紧张,其带来的环境污染问题也不容小觑。海洋本身蕴含着无穷的能量,温差发电作为一项新兴的发电技术,由于其绿色环保,取之不尽等特点,已经受到越来越多的关注。针对船舶的用电需求,本文提出一种基于ARM内核的AT91RM单片机控制的海洋温差发电系统,对海水的循环系统和温度调整、电力控制等进行仿真实验,基本实现了高效率的海洋温差能量转化,具有广阔的市场应用前景。     

An anti-wind-up controller design based on a two-degrees-of-freedom servosystem design approach

In actual control systems, many types of restrictions or nonlinearities exist. For example, owing to nonlinearities in the actuators or sensors, the controller may not be applicable in some practical situations. Such a nonlinearity is amplitude saturation in actuators. Although it may sometimes be ignored, failure to consider actuator saturation may severely degrade the performance of a closed-loop system, and even lead to instability. On the other hand, limiting the controller gain to avoid saturation sacrifices control effort, and may lead to loss of performance. Many approaches have been tired in order to overcome these undesirable problems, and some good results have been obtained. The saturation has been replaced with a gain which is calculated as a function of the variance of the signal at its inputs. Based on this assumption, some attractive control theories have been introduced. Here, we introduce a useful anti-wind-up control system. In other words, the control system proposed has a very simple design process and can guarantee good control performance, as it is based on the assumption that the saturation is replaced with a varying gain. The validity of the proposed control system will be shown by comparing some simulation results.     

基于NFPA标准的消防系统设计

越来越多的海外项目要求采用美国国家防火协会（NFPA）标准作为消防设计标准。对比分析了NFPA标准和国标GB 50974—2014《消防给水及消水栓系统技术规范》的异同,其中包括：1）NFPA标准中稳高压消防给水系统的概念;2）室内外消火栓的类型、等级划分;3）对消防泵流量和扬程的规定等。通过结合海外项目的消防设计经验,提出国内消防系统设计建议。     

基于SolidWorks的参数化鱼雷设计

阐述了在三维特征造型软件SolidWorks的基础上,采用COM技术开发应用程序,实现了鱼雷结构的参数化设计,并给出了具体方案和程序实例。     

舰船性能化防火设计的分析研究

简述了舰船性能化防火设计的概念,提出了其主要实施步骤,并对舰船性能化防火设计中火灾场景的设定、火灾计算工具的选择及性能化标准作了分析研究.     

基于Matlab仿真分析的节流孔缓冲设计

利用活塞-油缸进行缓冲制动时,经常要涉及到节流孔的设计.文中根据节流孔缓冲的液压原理,通过数学建模并利用Matlab进行仿真分析,对节流孔的孔径、个数及其分布位置进行设计,经过比较分析,得出了能满足缓冲性能要求的节流孔孔径、个数及其分布位置.     

基于CFD的船舶喷水推进器优化设计

介绍了计算流体力学(CFD)作为一种先进手段在喷水推进器水力性能分析、结构优化设计和推进性能检验中的重要应用.界定了喷水推进器数值计算域,采用结构化网格进行空间离散,选择剪切应力输运湍流模型进行数值计算.在进行了网格无关性分析的基础上,计算了某新型喷水推进泵的外特性,并采用多种定性和定量指标对导叶的整流效果和进水流道的引流性能进行评估,并进行了合理的优化改进.在各部件性能优良的基础上,对“船+泵”流场进行整体计算,通过壁面积分法求取喷水推进器产生的有效推力进行船舶快速性预报. CFD技术的应用为喷水推进器最终设计成功提供了有力保障.     

基于正交设计与 BP -GA 算法的船体结构耐撞性能优化设计

船体结构耐撞性优化设计的主要目的是在船舶碰撞研究的基础上对结构进行优化设计,提高船体结构的耐撞性能。基于正交试验设计、BP神经网络和遗传算法,形成了船体结构耐撞性能优化设计方法。提出了一种耐撞性综合指标,并以此指标作为优化的目标函数,以结构质量为约束条件,利用MSC/Dytran有限元软件对船舶碰撞进行数值仿真,完成对某船舷侧结构进行耐撞性优化设计,结果表明优化过后结构耐撞性能有较大提高,这为结构耐撞性能优化设计提供了一种新的思路和方法。     

基于三维参数的船舶稳性设计与优化研究

据国际统计数据表明,大量船舶事故的主要原因是船舶的失稳,进而导致船舶失控,发生事故。近年来,基于三维参数化软件的船舶优化设计成为了一项热点研究,并取得了相当可观的研究成果。为了提高船舶的稳定性,保障船舶航行的安全可靠,本文建立了船舶的稳性数学模型,进行船舶的稳性计算,并结合三维设计软件平台CATIA对船舶进行参数化建模,最后利用CATIA的二次开发,完成了船舶稳性设计与优化的仿真试验。试验表明,基于三维参数化的船舶稳性设计具有良好的效果,应用潜力巨大。     

基于模块化设计的舰船标准平台的设计流程研究

在模块化设计中,将舰体看作设备的搭载平台.为了便于舰船今后的改造、维修及适应设备更新换代的速度,有必要研究基于模块造船的平台设计技术.本文阐述了基于模块设计及单元组装条件下舰船平台的划分,在此基础之上提出了标准平台的设计流程及设计中应注意的问题,为模块化造船未来的应用和研究方向提供了参考.