海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析——基本理论

将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分，得到用于非经恶性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力，广义一阶流体作用力中的波浪激励力，辐射力和恢复力和线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式，仅比线性水弹性理论多了一项，反映了由刚体的转动引起的对一阶流体恢复力的影响，广义二阶流体力由五部分组成，即：与人射势和反射势有关的广义二阶波浪激励力，与辐射势有关的广义二阶辐射力，由辐射势与入射势及反射势的耦合引起的广义二阶力，由于湿表面的移动引起的一阶流场静态压力对广义二阶流体力的贡献，以及由于瞬时湿表面积的变化引起的广义二阶力，同时推导了不规则波中的广义一阶及二阶流体动力系数的表达形式。建立了在不规则波中航行浮体的线性和非线性水弹性运动方程，给出了求解方法，后续文章中将给出海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析的部分数值计算结果。     

船舶响应波浪激励的时域水弹性理论

本文提出了浮体与入射波之间汉体－结构相互作用的时域线性理论。在讨论中假设结构是弹性的,并用广义的分离变数法来描述,而流体则被描为有势的自由表面流的初始边界值问题。在描述可变形结构附近流体运动的数学公式中采用了广义界面边界条件。为了分析波浪诱导的单体船总体响应,将时域理论简化为细长体理论。     

海洋浮体非线性水弹性力学分析--结构非线性的初步考虑

前文^[1-3]分别介绍了二阶非线性水弹性分析中流体非线性的理论与部分典型算例结果。本文则在流体线性假定的前提下，介绍结构非线性的考虑方法。以大变形浮动平板在多向规则波中的运动与变形响应为例，介绍了板垂向位移与流体相互耦合的频域分析方法。讨论了板内薄膜力对结构变形与受力的影响。数值算例表明，薄膜力对变形、弯矩和应力都有一定程度的非线性贡献，在某些情况下是不可忽略的。     

水弹性理论与整体弹性船模试验

本文利用水弹性力学理论对整体弹性船模进行了波浪中的运动、加速度和动态应变、波浪弯矩的计算，并与试验结果进行了分析比较，二者吻合良好。从而表明了水弹性力学理论以及整体弹性船模试验技术是可靠的、合理的。     

船舶对称响应的非线性水弹性微分分析法

本文给出了一个预报波浪诱导的船舶垂向运动和结构总体动响应的非线性时域水弹性力学微分分析法，这一理论是控制论的分析方法应用于船体与流体非线性相互作用研究领域的尝试，其流固耦合系统的非线性时域水动作用过程（含记忆效应）由一阶非齐次偏微分方程组来描述，理论预报与Ｓ１７５弹性材料船模型实验比较，结果令人满意。     

三维水弹性力学中的结构广义质量计算

该文给出了三维水弹性力学中弹性模态位移振型归一化时广义质量的计算方法,并应用三维有限元方法计算了箱式大型浮体结构的固有频率和广质量,经与均匀梁解析解的比较表明,两种方法差异不大,因此,采用均匀染解析解来计算这种结构的固有频率和广义质量是完全可行的,简化了计算工作。     

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用.大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域.主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义.浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要.本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布.计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大.     

舰船用夹层板的力学特征与应用

新材料和新技术的发展迅猛地向舰船建造领域里渗透，与单一各向同性材料结构相比，夹层板结构以其独有的特征在舰船结构中得到广泛应用。首先，本文论述了夹层板的常见构造形式、生产方法和发展情况；其次，复合材料夹层板是由力学性质差别较大的复合材料面板和芯体胶合而成，文章根据夹层板的结构特点分析了夹层板的强度、减振、降噪和抗爆等力学特征，指出了夹层结构失效和损伤的主要形式，讨论了用于分析夹层结构的Reissner理论、Dрсаков理论和Hoff理论分析模型；最后，论述了夹层板在国内外舰船结构中的应用以及应用时存在的问题。     

数值波浪水池中船舶水动力系数测试与分析技术

以CFD理论为基础,建立了数值波浪水池,给出了一种基于三维数值波浪水池的船舶水动力系数测试与分析技术。对Wigley-III船模在数值波浪水池中受迫振荡进行了数值模拟,计算分析了船体垂荡、纵摇及纵荡运动的附加质量与阻尼,并与三维势流理论计算结果进行了比较,两者吻合良好。此方法能准确给出浮式结构物的水动力系数,细致描述船舶周围的流场,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能研究。     

升船机提升系统中船厢、水体和钢缆相互耦合作用分析

本文在作者[1]先前采用水弹性理论建立的对整个提升系统的动力特性进行数值研究的理论模型的基础上,首先对船厢变形状态下的缆力表达式作了更为详细的推导,然后以中国船舶科学研究中心的1∶30的缩比模型为对象,从整体角度,对其流固耦合问题,主要是提升过程中船厢内水体的晃荡、提升缆的受力和船厢动态响应,作了数值研究.在提升系统受到船厢内一非对称水波扰动的假定下,分别对船厢简化为刚性和考虑实际弹性的两种情况进行了计算、分析和对比,得出了一些有益的结论.计算结果表明,对升船机这样一个复杂系统,文献[1]中所建立的理论模型及本文的数值计算方法是可行的.     

基于线性插值方法的模糊型船舶自动驾驶仪的研究

本文基于对常规船舶自动驾驶仪存在缺陷的分析,提出了一种基于线性插值模糊控制和Bang-Bang控制相结合的控制系统,使模糊控制输出连续变化,提高了模糊控制系统的精度.通过常规模糊型船舶自动驾驶仪与改进后的模糊型船舶自动驾驶仪性能的比较,表明本文所提出的方法是行之有效的.     

船舶电网频率实时检测仿真研究

针对电力推进船舶电网频率的实时精确检测,阐述了基于二阶直接型IIR数字陷波器的基本原理,基于LMP(p=3)自适应算法建立了在跟踪陷波器参数基础上的船舶电网频率实时检测模型,并分别在电网频率不变、频率发生阶跃变化以及频率线性变化的不同情况下进行了基于Simulink的仿真研究。仿真结果验证了提出的频率检测方法的实时性和精确性。     

非线性滤波器在动力定位船位估计中的应用

针对动力定位船舶在作业过程中因丢失GPS位置测量信号,从而导致动力定位系统不能正常工作,而使船舶偏离作业点的问题,设计了一种非线性滤波器,它可以利用以前保存的历史数据进行船舶位置的实时估计,从而使船舶在一定的时间内可以维持在作业点附近,当重新获得GPS信号后,又可以快速地进入正常工作状态。为了使历史数据能够更准确地反映船舶的实时位置,利用历史数据相对于作业点的平均偏差对历史数据进行了补偿。最后给出了此非线性滤波器在船舶仿真系统中的仿真曲线,分析表明在有滤波器的情况下,船舶真实位置估计的准确度比没有滤波器的情况下有明显的改善。     

基于总布置图的船舶三维模型重建研究

为了高效完成各类船舶辅助设计,需要快速完成船舶三维建模工作,文章对船舶总布置图的DXF格式文件进行了数据分析,并利用VC++6.0平台对DXF格式文件内的数据进行提取,在将所提取的二维数据扩充为三维数据后,用OpenGL三维工具包建立了船舶的三维模型。该方法实现了直接将船舶二维图纸转换为三维仿真模型的工作,为提高船舶各类辅助设计工作效率提供了动力。     

船舶振动主动控制的研究进展与评述

从船舶振动危害、现象与振源、阻尼技术及其在船舶上的应用、船舶振动隔离技术、动力吸振器的研究以及整船振动控制技术的研究诸方面综述了船舶振动控制技术的进展,重点关注了近几年来主动控制技术在船舶振动控制中的应用研究,并对今后船舶振动控制研究的发展提出了建议。     

舰载作战系统时间统一技术构想

根据舰载作战系统时间统一技术的应用现状，分析了现有舰载作战系统时间统一技术的不足。随着舰载作战系统技术及作战模式的不断更新，分析和探讨了一种新型舰载作战系统时统设备的体系架构，并展望了新型舰载作战系统时间统一技术的发展趋势。     

基于四元数的船舶运动姿态仿真研究

在开发船舶三维运动仿真系统或处理三维运动试验数据时,经常需要操纵物体旋转或对运动姿态数据进行插值计算,如果采用基于欧拉角方法对运动物体进行旋转操纵或插值,会出现明显的错误。因此提出在仿真系统中利用四元数来表示运动物体的姿态,并基于四元数对运动姿态序列进行球面插值,同时提出了依据插值节点信息实现?π全角度的欧拉角转换方法,由此在船舶仿真中实现了船舶姿态变化光滑连续的合理效果。     

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。     

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。