数值水池短峰不规则波模拟研究

基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟.文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值储吻合相当好.之后进行了短峰不规则波的数值模拟,模拟结果与特征值/目标谱也相当接近.     

船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟

结合已有的耐波性研究成果,在基于粘性流理论,运用CFD方法成功构建长峰不规则波数值波浪水池的基础上,选择国际船模试验水池会议(ITTC)推荐瘦削型标准船模DTMB 5512作为试验对象,对船舶在长峰不规则波中纵向运动进行数值模拟,将数值模拟结果与势流理论计算结果进行比对,效果良好。     

斜浪长峰不规则波中船舶复原力变化计算

基于切片理论,先求解出船舶无横倾时在斜浪长峰不规则波中的垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置,再利用三个坐标系之间的转换关系,提出了任意斜浪长峰不规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法;同时基于规则波复原力计算公式,提出了Froude-Krylov假说下的斜浪长峰不规则波中复原力计算公式。最后以一艘集装箱船为例,研究了其在斜浪不规则波中复原力变化,计算结果表明船-波相对位置是影响斜浪长峰不规则波中复原力变化的一个至关重要因素。     

短波增阻对船舶失速系数的影响分析

船舶失速系数fw的理论预报较为复杂,仅就波浪增阻这一影响fw的重要因素,选择一条8万t级散货船开展了模型试验研究.试验结果表明,在BF6级典型海况中短波增阻占到船舶波浪增阻的50%左右,由此试验结果分析失速系数fw表明短波增阻对fw的影响可达3%.这一研究表明对于大中型船舶,短波成份是影响波浪增阻的重要因素,需要在模型试验和数值计算中重点关注.     

基于RANS的短峰波中船舶耐波性预报

三维海浪的准确模拟是研究实际海浪中船舶水动力性能的必需条件。论文应用基于CFD的RANS方法针对短峰不规则波进行数值模拟仿真与分析。通过STAR-CCM+软件建立方形数值水池,借助Java宏命令将短峰波目标方向谱分解成不同频率、不同方向、不同波幅且相位随机的规则子波;建立基于VOF的叠加波模型并运行宏命令,以完成规则子波参数的分配。最后,对典型工况短峰波下的船舶运动响应进行了模拟仿真与分析。     

肥大型船舶在波浪中的失速系数研究

分别运用三种方法对某油轮在波浪中失速系数fw进行分析研究.研究结果表明,该油轮在波浪中的快速性能较好,提出的三种方法均适用于计算船舶的失速系数fw.通过数理统计分析方法回归得到的船舶失速近似计算公式适用于船舶设计初期,对当前开展新船能效设计指数EEDI及船舶失速系数fw的计算提供了新的参考.     

风浪失速系数对液化气船EEDI/EEXI的影响分析

研究风浪失速系数对市场主流液化气船EEDI/EEXI计算的影响。采用船模试验与CFD计算相结合的方法,分析了3型液化气船的风浪失速系数。该方法计算精度较高,适用于多型液化气船风浪失速系数的计算。研究表明,这3型液化气船的风浪失速系数为0.85～0.90。当考虑风浪失速系数时,液化气船的EEDI/EEXI将增大10%～15%。静水阻力在总阻力中的占比超过60%,风阻和波浪增阻的占比相差很小;随着航速增大,静水阻力的占比将增大,优化静水阻力是改善EEDI/EEXI的有效手段。     

不规则波中船舶非线性GM变化的快速模拟计算方法

众所周知,船舶在规则波中ＧＭ值（稳性高）的变化是随浪中船的横遥运动性能的一个重要参数。本文将ＧＭ的变化展开成不同阶的级数表达,在线性纵向船舶运动理论假设下,对不规则波随浪中非线性ＧＭ的变化可以进行计算机快速访真模拟,即不规则随浪中的强非线笥横摇性横摇性能可借助计算机迅速分析。对某ＲｏＲｏ（滚装）船的时域数值计算结果表明：ＧＭ的二阶变化量对随浪中的横遥有重要影响。     

不规则波中船舶参数横摇的概率分析

从概率的角度探讨不规则波中船舶参数横摇的特性。参数横摇伴随着船舶大角度横摇,不仅会降低船舶舒适性,而且当横摇角过大时还会造成集装箱的破坏与落水,带来经济损失。在不规则波中,船舶初稳性高是随波浪而随机变化,参数横摇呈现出非线性和随机性,因而增加了对这一问题的研究难度。采用数值模拟,从概率的角度探讨船舶在不规则随机纵浪中的参数横摇,用频率分布直方图分析不规则波中横摇角的频率分布,并分析横摇角概率分布受运动方程初值的影响。结果表明:不规则波中参数横摇的数值模拟结果会受运动方程初值的影响,不同的运动方程初值会导致不同的概率分析结果,可以选取合适的时间段,以减小初值的影响。

     

大开口型船舶在不规则波中的波浪扭矩预报分析

综述了现有船舶波浪扭矩的计算分析方法，用STF切片理论方法计算了大开口船舶波浪扭矩的传递函数。根据不同波谱理论模型对不规则波中的扭矩作了统计预报，讨论了波浪扭矩予报对波谱的敏感性。研究结果表明，波浪扭矩对波谱谱型的依赖程度相当大；特征波浪周期对统计值的影响比有义波高大；对相同有义波高，PM谱相应的预报值比ITTC二参数谱的结果更偏于保守。     

中国船舶科学研究中心关于EEDI的研究进展(英文)

介绍了中国船舶科学研究中心(CSSRC)关于EEDI的若干研究成果,包括EEDI衡准基面、船舶失速系数分析和水动力节能装置的研究成果,同时介绍了正在开发的EEDI验证评估软件平台。     

EEDI中船舶失速系数fw的计算方法与软件开发

近来IMO提出的新船能效设计指数(EEDI)将会对我国船舶工业产生重大影响。针对该指数计算公式中的船舶失速系数fw进行了研究,提出了一个系统的fw计算方法并形成软件,将计算结果与试验值和NMRI方法计算结果进行比较,证明计算方法具有工程实用性,为近一步开展相关研究工作奠定了理论基础。     

运输船舶在波浪中失速的近似估算

如何准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的失速,已成为船舶研究、设计人员及航运界有关人员共同关心的一个重要课题。文中给出了近似估算运输船舶在波浪中失速的2个方法。对处于初步设计阶段且尚未做过静水快速性能模型试验的运输船舶,可直接应用第2个方法。该方法提出的近似估算公式应用方便,也不用编程便可直接人工计算,且与模型试验结果相当吻合。     

船模规则波自航试验方法

阐述了船模规则波自航试验的方法、规则波中自航因子频率响应曲线的数据整理和表达方法、不规则波中收到功率的谱分析统计预报方法,并给出了不规则波中船舶的失速预报方法。     

利用GPS测试船舶航速的算法研究

简要介绍了GPS的定位原理和测速原理,并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明.在多个船舶航速算例的基础上,进行了分析并得出结论.     

高速三体船波浪中运动与增阻CFD计算研究

基于数值波浪水池技术,对波浪中高速三体船运动及增阻进行CFD计算研究。控制方程—RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波。首先对规则波顶浪中单个主船体的运动和增阻进行了计算,并与高速细长体理论计算结果进行了比较;随后进行了三体船运动和增阻计算,分析了侧片体对主船体阻力增加的影响。为高速三体船耐波性研究提供了数值工具。     

波浪增阻计算方法对船舶航速的影响分析

失速系数（ fw）是EEDI公式的计算参数之一。文章研究了典型海况下不同的波浪增阻计算方法对船舶航速以及fw的影响。文中主要基于三种波浪增阻理论计算模型,以肥大型船为研究对象,计算分析典型海况蒲氏六级下的波浪增阻系数的分布规律以及相同收到功率下的航速和fw。结果表明：三个理论模型计算得到的fw均低于模型试验结果;Model-3高估了不规则波中的波浪增阻值;Model-1和Model-2计算得到的fw与模型试验结果较接近。     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

利用AM解析法实现不规则波的入反射分离

基于分离规则合成波的解析方法,提出了不规则合成波分离的理论技术,将不规则波浪等价为特定频率规则波进行分离,首先通过数值模拟方法检验,分离叠加30%噪声的模拟合成波浪,分离精度利用相关系数评价达0.97,然后测试无反射造波水槽中的现场合成波浪,经波谱分析,分离精度能够达到工程标准。