基于弱非线性耦合数值模型的渔船骑浪横甩界限探究

骑浪横甩是船舶在波浪中失稳模态之一,其具有较强的非线性且多发生于速度较快的小型船舶上,对其发生界限的研究对于船舶设计与安全运营均具有一定实际意义。论文中提出一种考虑船舶操纵性和耐波性运动耦合的六自由度弱非线性统一模型,对一艘ITTC ship A2渔船尾随浪下的骑浪横甩运动进行时域数值模拟。时域模型中,六自由度耐波性运动辐射绕射力采用切片理论计算,并由脉冲响应函数法转化到时域。非线性回复力和入射波力采用瞬时湿表面压力积分方法计算。操纵性运动基于MMG模型,依据统一理论将操纵性与耐波性运动进行耦合计算。文中应用此模型,对不同航速、波高和GM值下渔船在尾随浪中的运动进行时域模拟。通过分析,将结果分类为周期运动、骑浪横甩造成的倾覆、波浪中失稳造成的倾覆等运动模态,并进一步对各模态间发生的界限进行了探究。     

骑浪横甩薄弱性衡准技术的发展

介绍了骑浪/横甩的物理背景,以及骑浪/横甩第一层和第二层薄弱性衡准发展过程,并分析了骑浪横甩薄弱性衡准计算方法及初步衡准,掌握骑浪横甩薄弱性衡准技术的发展现状,有助于骑浪/横甩相关技术领域的研究,为船舶第二代完整稳性的技术发展奠定基础。     

船舶在波浪中航行时绕射问题的线性时域解

本文研究了水面船舶(物体)在波浪中航行时的绕射问题,求得了有航速船舶绕射问题线性时域解的理论模型.提出了计算波浪绕射力的公式.对于细长形的船舶.作者给出了计算波浪扰动力的公式,使得在时域中有航速船舶波浪扰动力的计算,可以用辐射势和入射波势来表示,而不须求解绕射势.利用本文所提出的波浪扰动力公式.在求解波浪扰动力时,对于任意多的入射波频率,只要解算积分方程一从而大大节省了计算工作量。本文还证明了在波浪中航行的一般三维物体,如果在自由面条件简化时,假设定常兴波势为有限量价,则在波浪绕射力公式中,不存在水线积分项。从数学上证明了水线积分项在物理上反映了自由面条件中定常兴波势和不定常势之间的耦合效应。在算例中,运用本文导出的波浪扰动力公式对 Wigley 船型进行了波浪扰动力的求解,与试验结果和现有理论方法的数值结果进行了比较,吻合良好.本文还对各种参数的影响进行了讨论,对计算结果所反映的物理现象作了分析。     

操纵性方程在船舶横甩研究中的应用

综合操纵性和耐波性理论，采用船舶的三自由度操纵运动方程，加入波浪的扰动力项，得出一个船舶在发生骑浪时的非线性运动方程，用简化后的线性方程对某型驱逐舰随浪航行的横甩区域进行了大致绘算。结果与已有的横甩理论以及船模试验研究结论大型相符，最后提出一种基于操纵性试验的横甩试验方法。     

内倾船骑浪概率评估方法和安全边界研究

针对与横甩密切相关的骑浪运动,构建了规则波中纵荡-横荡-横摇-首摇4自由度耦合运动数学模型,其中包含了波浪绕射、非线性水动力导数、静水中横倾产生的水动力和非线性横摇阻尼等因素。在螺旋桨推力和舵力模型中考虑了波浪粒子速度、螺旋桨和舵实时出入水以及双桨、双舵对首摇力矩的影响。基于规则波中骑浪数值预报,采用临界波法建立了不规则波中船舶骑浪概率评估方法。以一艘非常规双桨双舵内倾船为例,计算了内倾船在长期海况和短期海况中骑浪发生的概率,并开展安全边界研究,获得了船舶骑浪危险区域边界。建立的船舶骑浪概率评估方法可为骑浪/横甩直接稳性评估提供技术支撑。     

船舶不规则波中增速骑浪的数值计算及统计分析

船舶在随浪中航行时,受到波浪影响,会产生间歇性的异常高速现象,即"high runs",它反映了一种船速相对于波形高速前冲的危险状态,本文采用"波浪中增速骑浪"指代这一现象.基于统一理论,采用耐波性和操纵性耦合的六自由度弱非线性模型进行求解,对其展开数值计算和统计分析.通过探讨,论证标称航速作为波浪中增速骑浪现象发生判...     

高精度夯平船抗浪位移量计算分析

在水上施工时,船舶受波浪作用条件下,水平漂移对船舶振平作业产生较大的偏差,需要通过缆绳预紧力的方式,抵抗船舶受波浪作用产生漂移。波浪作用于施加锚缆预紧力的船舶上时,仍然会产生一定的位移,为了精确分析计算得出船舶在不同预紧缆力条件下,受不同波浪工况产生的位移值满足施工要求,限定船舶作业工况条件,为工程施工提供依据。     

船舶在波浪中航行时的安全操纵

船舶在波浪中航行,纯稳性丧失、参数激振和横甩是造成船舶倾覆的主要原因。针对波长与船长、波高与波长、波与船的波舷角三者对船舶稳性的影响进行讨论,揭示了船舶在波浪中航行时的稳性变化规律,提出了应合理地选择船舶的航行姿态、谨慎用舵等操船建议,保证船舶的航行安全。     

简析波浪作用下的船舶系缆力

船舶系缆力是确定码头系缆柱、快速脱缆钩规格等级的重要依据。关于波浪对船舶系缆力所产生的影响,在港口工程荷载规范中,没给出相应的计算方法。本文,分析了波浪对系缆船舶的作用机理并讨论了波浪引发船舶运动及不同材质缆绳的伸长率概念。最后,结合工程实例,应用Optimoor软件就波浪作用与船舶系缆力的多种工况条件进行了对比计算。     

粘性对方尾船波浪力的影响分析（英文）

航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础。文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性。CFD计算时通过从波浪力中分离出粘性力,研究了粘性对方尾船波浪力的影响。结果表明,基于RANS方程的波浪力计算结果与试验结果和势流理论结果吻合良好,在长波中与试验值更接近。粘性对船模斜浪航行时的横摇力矩有较大影响。     

粘性对方尾船波浪力的影响分析

航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础.文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性.CFD计算时通过从波浪力中分离出粘性力,研究了粘性对方尾船波浪力的影响.结果表明,基于RANS方程的波浪力计算结果与试验结果和势流理论结果吻合良好,在长波中与试验值更接近.粘性对船模斜浪航行时的横摇力矩有较大影响.     

船舶总体弯曲变形对船用卧式压缩机气缸安装余隙最小值的影响

气缸安装余隙是保证压缩机正常运行的重要参数。船舶在波浪中航行时所产生的总体弯曲变形不可避免地会影响沿船体纵向布置的卧式压缩机气缸运行余隙。为了确保船舶在波浪中航行时卧式压缩机气缸运行余隙始终能维持在合适范围内，本研究将船舶总体弯曲时的结构弹性变形等关键因素直接溶入船用卧式压缩机气缸安装余隙的传统计算，从而导出一项能确定船用卧式压缩机气缸安装余隙最小值的新计算公式。     

基于参数横摇的航行安全性研究

第二代完整稳性衡准中将波浪中船舶稳性失效模式分为五种,论文文主要研究其中的参数横摇模式,基于参数横摇衡准草案对在迎浪中航行的船舶进行计算。衡准计算中采用了多元线性回归的方法计算了静水中的回复力系数,运用Ikeda法计算横摇阻尼系数,最后运用二分法求出横摇幅值A。根据实船的计算结果,绘制出船舶航行时参数横摇的可能发生区域,结合图形为船舶的航行安全性提供操作指导。     

码头水动力特性对船舶航行的影响研究

码头的水动力特性对船舶航行的影响非常大。本文首先分析船舶在停靠码头的过程中护舷和缆绳的变形情况,然后对船舶的运动方程进行时域中的求解,最后进行码头波浪对船舶航行影响的数值计算,计算结果表明,研究船舶在码头的系泊力对研究船舶航行安全具有重要的现实意义。     

船舶骑浪/横甩薄弱性衡准研究综述

随着计算机技术的高速发展和数值模拟技术的不断进步,将水动力学的最新研究成果用于船舶第二代完整稳性薄弱性衡准的研究已成为热点,在船舶设计领域引起广泛关注。而骑浪/横甩是船舶在随浪和尾斜浪中航行时发生倾覆的主要原因之一,具有显著的动力特性,直接影响着航行安全;因此,首先对船舶骑浪/横甩的发生机理、研究的关键问题进行归纳和总结,然后对船舶骑浪/横甩薄弱性衡准进行分析和评价,最后对船舶骑浪/横甩的国内外研究进展进行评述。其研究成果能为制定第二代船舶完整稳性提供有益的借鉴。     

基于Melnikov方法的船舶骑浪临界值预报研究

目前,国际海事组织(IMO)正在制定第二代完整稳性衡准横甩薄弱性衡准。横甩是船舶在波浪中三种典型倾覆现象之一,在横甩薄弱性衡准计算中,准确求解骑浪临界值是至关重要的。首先构造纵荡系统的Melnikov函数,其次求解Melnikov函数的一阶零点来确定系统的骑浪临界值。最后根据波浪中骑浪临界值的变化,计算分析横甩薄弱性衡准,为IMO横甩薄弱性衡准的制定提供技术支撑。     

单点系泊船舶在风浪流联合作用下的平衡位置和受力计算

研究了风浪流联合作用下单点系泊船舶的平衡位置和受力问题。以Newman公式计算波浪漂移力为基础,提出了不同方向的风、浪、流联合作用时,单点系泊船所受到的横向力、纵向力和回转力矩的计算方法。并计算了风浪同向时,不同风流夹角组合对应的船舶平衡位置的确定方法。为系泊装置的选择提供了理论计算依据。最后通过算例验证了本方法的合理性和实用性。     

船用斜齿轮圆锥滚子轴承的选用

船舶在波浪中航行时,船体会发生中拱及中垂弯曲变形．这会导致沿船的纵向布置的传动齿轮轴轴承支座中心距缩减,轴承运行负荷增加,使用寿命降低,尤其是轴系被固定在上甲板或船底时,这种影响会达到不容忽视的地步．文章对纵向布置斜齿圆柱齿轮轴轴承间距缩减产生的附加径向力进行了计算,对该附加径向力作用下的轴承受力情况进行分析,并提出船用斜齿轮圆锥滚子轴承选用公式．     

船舶在波浪中航行时沿船体纵向布置齿轮机构的机械效率

船舶在波浪中航行时船体的总弯曲变形会使沿船体纵向布置齿轮机构的轴承支座中心距产生缩减。在一定条件下,这种中心距缩减会导致互相啮合的两齿轮间产生附加的径向压力,从而使齿轮机构处于双面啮合工作状态。本文分析及计算了齿轮机构在该双面啮合工作状态时由齿间摩擦及轴承摩擦所消耗的功率,并以此为依据推导出船舶在波浪中航行时沿船体纵向布置齿轮机构机械效率的计算公式。     

波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。