舰船水压场实验的新方法

舰船水压场是舰船目标自身的特性之一．在压力直接测量法基础上,研制了舰船速度一压力场和舰船浪高一压力场套联合测试系统,建立了基于扰动速度和表面波高间接获取舰船水压场的理论反演模型,通过船模实验验证了所提出的2种方法效果良好．     

舰船水压场信号实时检测方法研究

为了有效地从风浪背景中检测舰船水压场信号,在对大量实测海浪水压场数据和舰船水压场数据分析的基础上,对海浪水压场信号的特性进行了研究,发现海浪水压场信号可用AR模型对其进行描述．从而对海浪水压场信号建立AR模型,计算AR模型的反射系数并提取其欧氏距离作为特征,采用滑动检测法对信号进行实时检测．通过大量实测数据检验其有效性,结果表明,该算法简单,能较好的检测目标信号．     

舰船物理场信号的检测与测量研究

探讨了舰船及海洋环境噪声的提取及处理方法，讨论了微功耗三轴磁场传感器的工作原理，分析了其正交度误差。通过线性变换，三轴磁强计的正交性误差可控制在O．1以内，三轴灵敏度对称性误差小于0．1％。采用电路补偿法，在巨大静压背景下，测量小动态范围的舰船水压信号，给出了海上实际测量的结果。该成果已成功用于一种机动式舰船物理场测量系统中，实现了声、磁和水压场信号的同点测量。     

基于小波变换与支持向量机的舰船水压信号检测方法

采用小波变换与支持向量机相结合对舰船水压场信号建立检测模型.该方法通过对海浪信号进行小波分解并对某一特定低频频段信号重构,利用支持向量机对重构信号建立预测模型,预测误差值作为特征值对舰船水压信号进行检测.通过检测验算表明此方法的有效性,特别是在低信噪比情况下,仍能较好地检测到目标信号.     

水底涡压力场的计算与分析

水底涡主要是由于海流绕过海底凸起物后形成的,经扰动,旋涡脱体,随水流动.计算结果表明,水底涡的速度分布规律与龙卷风速度分布规律相同,在水底引起负压分布,其分布规律与舰船水压场类似,难以滤除,很容易引起水压引信误动.     

大深度水下航行体引起的水底压力变化

水下航行体引起的水底压力变化是航行体的重要目标特性之一,可用于水下运动目标探测和水中兵器研制.基于船舶水动力学势流理论,建立了水下航行体水底压力计算模型.利用HessSmith方法,对大深度水下航行体的压力场分布进行了计算,分析了航行体水压场沿纵向和潜深的变化规律,计算结果和实验结果有较好的一致性.     

海浪水压场的混沌特性分析及预测模型

海浪水压场作为水中兵器水压引信最严重的干扰源,对其混沌特性进行研究具有极为重要的意义.依据判断系统是否具有混沌特性的2个重要指标:关联维数和最大Lyapunov指数,分别通过G-P算法和小数据量的Wolf算法进行了计算.对一定数量的海浪水压场数据所进行的计算表明,海浪水压场具有分数的关联维数和正的Lyapunov指数,表现出明显的混沌特性.在此基础上依据混沌信号的相空间重构理论使用支持向量机对海浪水压场进行了预测建模,结果表明非线性混沌模型较常规的线性AR模型具有更高的预测精度.     

不同防排水形式下高水压海底隧道物理场分布规律研究

依托汕头湾海底隧道工程,通过FLAC3D数值模拟,进行海底隧道开挖流固耦合分析,针对高水压密集断裂带海底隧道的防排水设计进行研究.对比分析了全封堵式、半包式、限排式多种防排水设计方案,并考虑超前帷幕注浆等止水变形控制措施,分析得到海底隧道围岩的渗流场和位移场的分布规律,并优化合理的海底隧道防排水设计方案.计算结果表明:...     

水下隧道开挖面三维渗流场解析及涌水量预测分析

开挖面前方地层水压力及渗水量值是水下隧道工程重要参数,也是开挖面支护力设计、超前堵水加固参数设计的重要指标. 针对以往二维渗流模型分析水下隧道开挖面前方三维渗流场的局限性问题,首先,建立考虑开挖面前方渗流等势面为空间曲面的水下隧道三维渗流解析模型;其次,推导以开挖面所在平面为分界线的全部未开挖区半地层空间的水头分布函数,得出开挖面渗水量及前方地层孔隙水压力计算公式;最后,分析超前加固厚度、土体与超前加固渗透系数相对值等因素对开挖面前方水压力及渗水量的影响. 分析结果表明:与以往考虑开挖面正前方为二维渗流场的理论模型相较,三维解析模型能更好地反映开挖面前方空间渗流形态,且涌水量与水压力计算结果误差在5%以内;当掌子面前方加固范围为2倍洞室直径,超前加固区与地层相对渗透系数取值50,为安全合理的超前堵水加固参数.      

非饱和岩体三场耦合控制方程

为研究非饱和岩体对温度场-渗流场-变形场三场耦合作用的响应,采用等效连续介质模型,根据质量守恒方程、线动量平衡方程和能量守恒方程以及相应的物性方程（状态方程和本构方程）推导了非饱和岩体三场耦合控制方程,包括岩体变形场控制方程、地下水渗流场控制方程和岩体温度场控制方程.在推导三场耦合控制方程中,舍弃了局部热平衡假设,而采用热弹塑性本构关系,并考虑了温度梯度对地下水渗流的影响.     

Computation of the viscous hydrodynamic forces on a KVLCC2 model moving obliquely in shallow water

The viscous hydrodynamic force and moment on ships moving obliquely in shallow water axe important for ship navigation safety. In the paper, the viscous flow field around a KVLCC2 model moving obliquely in shallow water is simulated and the hydrodynamic drag, lateral force and yaw moment acting on the hull are obtained by a general purpose computational fluid dynamics (CFD) package FLUENT with shear-stress transport (SST) k-w turbulence model. The numerical computation is performed at different drift angels and water depths. The numerical results are compared with experimental results, and a good agreement is demonstrated.     

基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算方法

舰船的空间磁场分布是舰船消磁领域研究的重要方面．建立了基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算模型,并通过大量的船模实验,验证了换算模型的正确性和通用性．     

沉管隧道浮运水动力学性能的数值分析

为了正确评估沉管隧道管段在水中浮运的水动力学特性,确定合理的水上施工参数,以广州生物岛沉管隧道为研究对象,在缩尺模型试验的基础上,采用CFD软件STAR-CCM＋的改进型SST k-ω模型,对不同施工参数条件下的管段周围的流场进行了数值模拟,分析了管段所受水动力作用的特性．结果表明,干舷值的变化对阻力系数的影响最大可达35．9％;受水横流的作用,在拖速为0．6-1．2m／s时,管段拖运方向的阻力系数随着拖速的增加而减小;波浪对阻力系数也有影响,拖速越大,影响越明显,当拖速从0．8m／s增加到1．2m／s时,管段拖运方向的阻力系数与无波工况相比,增幅可达36．75％．     

船舶机舱火灾安全性分析

机舱是船舶主要机电设备集中地和主要动力部位,位于船楼的底部,工作环境恶劣,有着大量的运转部件和电器设备,具有封闭空间大、结构复杂、可燃物质多等特性。本文采用属于场模拟层次的大涡模拟(Large Eddy Simulation)技术,利用CFD软件FDS(Fire Dynamics Simulator)对某全回转拖船的机舱在舱门开启情形下的速度场分布进行模拟研究,为机舱内设备布置、通风系统的改善及人员安全提供参考。     

基于三维时域Green函数法的船舶在规则波浪中的运动数学模型

在小时间区域采用级数展开法, 在大时间区域采用渐进展开法, 在大、小时间过渡区域采用精细积分法, 对三维时域Green函数进行数值计算; 采用线性叠加原理求解船舶辐射与绕射问题, 构造出船舶在规则波浪中的运动数学模型, 并采用数值方法计算WigleyⅠ型船舶和S60型船舶以Froude数为0.2迎波浪航行时的水动力系数、波浪激励力与运动时间历程。计算结果表明: 由于不规则频率的影响, 当量纲一频率为1.7时, WigleyⅠ型船舶的垂荡附加质量计算结果比试验结果小44%, 当量纲一频率为2.5时, S60型船舶的纵摇阻尼系数计算结果比试验结果小43%;随着入射波频率的增加, WigleyⅠ型船舶和S60型船舶的水动力系数和波浪激励力的大部分计算结果与试验结果的相对误差小于30%, 且二者的变化趋势一致; 对于WigleyⅠ型船舶, 当波长与船长比为1.25时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小11.3%和4.8%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大48.4%, 纵摇幅值响应因子比试验值小48.4%, 当波长与船长比为1.50时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小3.0%和11.3%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大9.8%, 纵摇幅值响应因子比试验值小23.6%。可见, 采用三维时域方法能准确地仿真船舶在波浪中的运动时间历程。