一种有效近似建模方法及船舶耐波性代理模型构建

船舶耐波性能预报计算过程复杂,会受到诸多设计变量的影响;且采用高精度商业软件如CFD预报船舶性能的计算代价非常高。文章采用拉丁超立方方法进行了设计空间抽样。定义了一个新的综合衡准指标来表达船舶耐波性能,即短期和长期作用下船舶非工作时间百分数。考虑了船舶耐波性能中的五个运动方向：横摇、纵摇、转艏、横荡和升沉。为提高船舶耐波性能计算效率,一种有效的近似建模方法—单参数Lagrangian 支持向量回归算法被用于训练并构建代理模型以预报船舶耐波性能,且该算法是由作者在过去的研究工作中首次提出。以海洋平台支援船（OSV）为例,采用SPL-SVR算法预报船舶耐波性能,并与基于NAPA计算仿真结果、人工神经网络和经典支持向量回归算法进行对比。该文考虑OSV的两种速度,建立了海洋平台支援船短期作用下非工作时间百分数的耐波性能响应面模型,结果显示采用SPL-SVR算法建立的船舶耐波性能响应面模型比较适合船型初步设计的工程实际应用,并具有较高的计算效率。     

SWATH船型的耐波性研究

本文采用理论和试验的方法对一艘排水量为400吨的SWATH船的耐波性能进行了讨论,建立了SWATH船型的耐波性理论计算程序,并介绍了该船型的耐波性试验方法。计算的结果能与试验的结果很好吻合。本文提供的方法和数据可供设计参考使用。     

基于模糊数学法的舰船耐波性综合评价

运用概率统计及模糊数学方法,在舰船耐波性规范的基础上,研究了舰船耐波性能的综合评价方法.提出了用"综合隶属度"的量化指标,对耐波性能进行综合量化评定.从试验或理论计算结果出发,提出了对舰船耐波性能综合评定的方法、步骤.通过SWATH的算例,证明此方法是可行的.     

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...     

单壳船舷侧结构的碰撞分析

给出一种计算船体结构基本构件——梁、板耐撞性的简化分析方法,并将该方法应用于单壳船舷侧结构的碰撞分析。讨论了球鼻首撞击作用下单壳船舷侧结构的总体破坏模式及其渐进破坏过程,提出了计及渐进破坏过程的碰撞损伤简化计算方法。实例计算结果表明:该简化分析方法能对单壳船舷侧结构的耐撞性作出合理的预报,可应用于船舶设计阶段船体结构耐撞性能的评估。     

半潜首船型耐波性能研究

半潜首船型是近期发展的减摇新船型,半潜首作为船舶的一个浮体可有效地减小船舶在风浪中的纵向运动——特别是减小纵摇运动以及首部速度、加速度诸运动参数。这对于要求有优良耐波性能的中小型快速船具有重要意义。 本文介绍了半潜首船型耐波性能的理论预报方法,并针对一具体船型计算了半潜首的设置及其形状对运动性能的影响。计算数据和实验结果的比较表明,两者吻合较好。 文中还对二维船舶水动力的数值方法作了改进。     

大型自航绞吸挖泥船的耐波性预报

选取三维势流理论,使用SESAM软件计算大型自航绞吸挖泥船在规则波中六个自由度的运动响应,并根据线性系统的响应规律对甲板上浪和螺旋桨出水做了短期预报,在计算中考虑了短峰波和方向谱.为考察艏艉开槽对船舶耐波性能的影响,计算时选取了艏艉封口的船型作对比计算,计算结果表明艏艉开槽降低了船舶的耐波性能.     

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。     

超临界双体滑行艇

船舶在波浪中进入“超临界”航行状态 ,可以大幅度减小其运动响应。常规滑行艇的耐波性能很差。本文从机理上提出了使滑行艇进入“超临界”航行状态的途径 ,并从艇形选择和各种附加措施着手 ,提出适合工程应用的方案——超临界双体滑行艇。经理论计算与试验研究证实 ,其耐波性能有大幅度的改善 ,且阻力性能无明显恶化。     

海上长球首尾双体风电维护船阻力和耐波性能研究

近年来,海上风电场迅猛发展,风电维护船成为迫切需求。借鉴小水线面双体船优良的阻力性能和穿浪双体船优秀的耐波性能,根据中国海上风电场维护船航行的环境和使用特点,选用阻力和耐波性能优良的长球首尾双体船型作为风电场维护船型。在此基础上采用CFD数值仿真计算阻力性能,运用NAPA软件计算耐波性能。从而得到不同条件下较优良的船型,为海上风电维护船的设计提供一定的参考和借鉴。     

基于iSIGHT的船型耐波性优化研究

将船型变换程序接入到iSIGHT系统中,进行系列船型的变换,生成船型库;应用三维时域面元法(Wasim软件)对船型库中的系列船型进行耐波性的计算,将计算结果绘制成图谱,对耐波性与主要船型参数之间的关系总结归纳,并编写插值程序。将船型变换程序与插值程序相连,再接入到整个优化系统中,寻找到耐波性能更优良的船型。以某远洋渔船船型为例,验证了基于iSIGHT的耐波性优化系统的可行性。     

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。     

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。     

深海应急救生舱波浪中的运动响应数值分析

为探明浮力材料配置体积对深海应急救生舱水面耐波性能的影响,运用CFD软件进行浮力材料3种不同配置体积的深海应急救生舱在水面规则波下横摇和垂荡运动的数值模拟,得到横摇和垂荡运动频响曲线,采用统计分析方法,求得3种深海应急救生舱在三级、四级和五级海况下横摇和垂荡运动幅值。分析结果表明,深海应急救生舱浮力材料配置体积对深海应急救生舱水面耐波性能有较大影响,在满足总体要求和上浮过程安全稳定的基础上,浮力材料配置体积越小,深海应急救生舱的水面耐波性能越好。     

耐波性预报的数值方法

基于三维势流理论的水动力商业软件AQWA用于多种浮式结构物在波浪上运动的分析。而在国内鲜见以AQWA为平台计算船舶的运动响应,因此本文以方形系数为0.7的系列60船为例,研究AQWA是否可以用于预报船舶耐波性能,并将AQWA的计算结果与基于STF法的Seakeeper的计算结果和水池试验结果进行对比。通过对比发现,利用AQWA计算得到的船体运动响应合理地反映了系列60船的实际耐波性能,可用于船舶波浪载荷预报。     

固支圆板耐撞性能分析的近似解析方法

提出了一种评估板结构耐撞性能的近似解析方法.从理论上分析了固支圆板在刚性圆球撞头作用下的力学过程,采用对数曲面模拟圆板变形的局部挠曲面,忽略板弯曲效应的影响,导出了能量吸收和板变形之间的近似解析关系式.实例计算结果与有限元计算结果的比较表明,该简化解析方法能够对板结构的耐撞性做出合理的预报.     

壳板厚度对船舶加筋板结构耐撞性能的影响

从船舶加筋板结构缩尺模型的耐撞性试验出发,结合简化分析,详细讨论壳板厚度变化对加筋板结构耐撞性能的影响。给出2个船舶加筋板结构缩尺模型的准静态压入变形试验结果,提出新的简化分析方法,并将简化分析方法与试验进行对比。结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,增加壳板厚度将显著提高加筋板结构的耐撞能力。     

楔形撞头作用下固支矩形板的耐撞性

为了评估刚性楔形撞头作用下固支矩形板的结构耐撞性,本文提出了新的简化理论分析方法,将固支矩形板的塑性变形区域划分为轴对称的4个板块,各个板块的变形均采用抛物曲面的变形模式,推导了楔形撞头与固支矩形板之间撞击力的计算公式,并与试验结果进行对比,数据显示简化理论方法计算结果与试验结果吻合较好.研究表明,提出的简化分析方法能够较好地预报楔形撞头作用下固支矩形板的耐撞性能.     

基于ISIGHT的三体维护船侧体布局多目标优化研究

运用多学科设计优化平台ISIGHT针对三体维护船阻力性能和耐波性能进行侧体布局多目标优化。首先,将各侧体布局方案的CFD计算结果作为样本点,结合三体维护船的特定工作海况,运用谱分析方法预报不规则波中增阻平均值、总阻力值及纵摇、垂荡运动有义值,建立上述参数随侧体布局变化的近似模型,代替数值计算。然后,以最小化不规则波中总阻力值和纵摇、垂荡运动有义值为优化目标,以侧体纵向位置和横向位置为设计变量,采用设置权重和比例因子的方法确定目标函数,将所建近似模型作为数据库,选用多目标遗传算法NSGA-II,进行侧体布局多目标优化。最终,获得阻力性能和耐波性能综合最优的侧体布局方案。从而为海上三体风电维护船的设计和相关船型的性能预报提供参考。     

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。