浅水域下的船舶操纵运动仿真

本文研究水深与吃水的比值小于3的浅水域对船舶操纵运动的影响.建立数学模型仿真预报船舶在不同舵角不同水深与吃水比下的操纵运动轨迹,分析了船舶在浅水中的操纵运动性能,避免产生事故,为各型船舶的操纵性研究提供借鉴.     

稳定状态船舶操纵性计算及运用

根据稳定状态船舶操纵运动非线性数学模型，通过优化计算求出操纵性特征曲线，以此作为船舶操纵性初步衡准依据。由此研制的计算机程序可用于船舶初步设计阶段方案论证明，预报和对比所设计船的操纵性能。     

双桨双舵船舶操纵性预报研究

采用MMG数学模型，结合双桨双舵船舶的水动力性能特点，建立了双桨双舵船舶在静水中水平面上的操纵运动模拟模型，应用该模型对一艘双桨双舵船舶在满载条件下的定常回转试验、Z形试验和紧急停船试验进行了数值模拟，得到了表征船舶操纵性的指标．通过将预报的操纵性指标和IMO提出的操纵性标准进行比较，实现了对该船操纵性的定性预报．     

基于人工神经网络的船型设计与阻力预报

船舶阻力与船体形状之间的关系是复杂的非线性关系,在实际设计中预报船舶阻力的方法一般主要有经验公式法和CFD方法.从打破传统方法的局限性和避免CFD计算的高成本出发,考虑人工神经网络理论对处理非线性复杂问题具有良好的适应性,采用RBF神经网络,试图为不同设计阶段的需要提出新的船型设计方法,并建立了相应的船型-阻力性能预测模型.通过实际数据验证了此方法的可行性和实用性.     

基于RBF网络的操纵水动力预报

在船舶初阶段,要求设计者能够在不断调整船舶主尺度和船型系数的同时,了解所设计船舶的操纵性能指标。其中,操纵水动力导数预报的精确程度无疑对整个船舶操纵性预报工作具有至关重要的影响。文中基于径向基函数（ＲＢＦ）网络提出了预报操纵水动力导数的新方法,并且与试验结果、线性回归方法预报结果进行了比较,与试验结果较为一致。     

基于神经网络的船舶操纵运动水动力预报

以散货船和油船为例，采用神经网络方法，利用matlab语言，完成船舶操纵运动的水动力预报，研究结果表明，只要选择适当的学习样本，网络结构和学习算法，神经网络的水动力预报精度在实际中可以接受。     

船舶操纵模拟器的电子海图研究与开发

近年来,船舶操纵模拟器在港航工程设计论证、船舶操纵性能测试和港口航道与码头通航安全评估等方面起到非常重要的作用。电子海图是船舶操纵模拟器的关键模块,所有的模拟航行都在电子海图上进行,能提供水深、航标及航道等信息。本文主要研究电子海图在船舶操纵模拟器中的作用,开发及注意事项。     

主机运行工况对船舶操纵的影响

船舶驾驶员若对船舶主机操纵性能认识不足，在遇到的危急情况时往往会造成海损事故，通过对典型事例分析说明主机运行工况对船舶操纵的影响。     

大型船舶靠离泊操纵中拖轮助操的分析

在码头工程通航环境安全评估的专题研究中,建立大型船舶操纵运动的仿真模型;根据大型船舶操纵运动的特性,给出了大型船舶靠离泊操纵中拖轮具体的助操方法。在此基础上,运用大型船舶操纵模拟器,对20000DWT散货船靠离泊操纵中拖轮的应用进行了仿真试验,为大型船舶在靠离泊过程中拖轮的协调应用提供了科学依据。     

用RBF网络学习船舶操纵运动的动态特性

提出了利用径向基（ＲＢＦ）神经网络的非线性映射能力,来学习船舶操纵动态特性,通过大量的仿真实验证明,用ＲＢＦ网络学习船舶操纵动态特性,在学习速度、预报误差待经常用的ＢＰ网络要优越得多。     

船舶表面入水点砰击压力的预报方法

文章给出了船舶表面点的入水速度的预报方法，运用二维剖面入水砰击压力与入水速度之间的关系，对船舶表面入水点的砰击压力进行了预报。     

弯曲河道对船舶通航影响的研究及对策

文章分析弯曲河道水流运动特性,结合船舶操纵性能,论证了河道弯曲与船舶安全航行之间的关系,提出弯曲河道船舶安全通航的对策,达到避免碰撞的目的。     

海面风场数值诊断模式

从所周知，作为一个供船舶使用的业务化海浪数值预报模式，还必须有一个与其匹配的风场模式，风场的提供有两种方式，一种方法是直接建立配套的数值预报系统和大气模式，但这对航行中的船舶来说，要做到这一点是非常困难的，另一种方法是直接到用船舶可以接收到的国内外部分数值预报产品，在这些产品的基础上，再开发一个大气边界层数值诊断模式，供海浪数值预报使用，事实证明，这种方法经济、快速、方便，且有较高的准确度，根据各气象预报台多年的预报经验，及比较国内外各类数值预报产品的预报准确率和使用效果。以日本气象厅（JMA）发布的24、48、72地面气压场形势预报比较准确可靠，同时也覆盖西北太平洋海域，因此，我们先用该实况气压场及预报气压场为基础，利用大气边界层数值诊断模式提供业务化的风场。     

自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究

船舶与土木工程学院张谢东副教授获准国家自然科学基金资助,课题为“自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究”. 1.研究目标为 项目的主要研究目标是建立在自由表面上作操纵运动船体的粘性理论计算模型和相应的数值计算方法,开发出一套关于在自由表面上作操纵运动船体三维粘性流场及水动力数值计算的计算机软件.从而提高船舶操纵水性动力理论计算和船舶操纵性预报的精度,填补国内运用粘性流体力学理论研究船舶操纵性的空白. 2.研究内容 项目主要研究在自由表面上作操纵运动三维船体的粘性流动问题.运用现代CFD技术,以粘性流体力学基本方程RANS方程为基础,对在自由表面上作斜航和回转运动三维船体的流场、压力分布以及水动力进行数值计算,以精确地预报三维船体作操纵运动时的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报自由面上作操纵运动三维的水动力.为了验证理论计算的准确性,还将做相应的船模操纵性试验研究. 3.拟解决的关键问题 1) 采用原始变量法模拟船体粘性绕流的关键问题之一是船体坐标网格的生成,这是数值计算的基础,网格结构、类型和尺度将直接影响粘性流场数值计算的精度.因此,本研究的重点将放在对各类网格生成方法比较、不同网格对数值计算的影响以及三维船体网格生成的通用性和局部加密的研究上. 2) 采用N-S方程求解三维船体粘性绕流的另一关键问题是方程的数值离散问题,本项目将对传统的数值离散方法如有限差分法、有限解析法和有限体积法等进行系统的分析、比较,以寻求一种较为稳定和精确的方法,对作操纵运动船舶的粘性绕流进行计算. 3) 湍流模式和壁面处理形式也是影响粘性流动理论计算的精度和效率的一项重要因素,本研究将对适合于作操纵运动尤其是作大角度斜航和回转运动三维船体的粘性流动计算的湍流模式和壁面处理方法进行研究与探索. 4) 同时考虑粘性和自由表面的影响是研究的一个难题,也是将要解决的关键问题. 4.项目创新之处 项目的创新之处是在船舶操纵运动的理论研究中,引入了粘性流体力学的理论和方法,并且首次同时考虑自由表面和粘性对作操纵运动船舶的水动力的作用,运用现代CFD技术及粘性流体动力学方程,分析、计算作操纵运动船舶的流场、压力分布及水动力,从而建立更加合理、精确和完善的操纵运动船舶水动力理论计算模型和数值计算方法. 科技处(余区办) 章爱武     

大型船舶操纵性能综合评价

选取 6种典型的大型船舶操纵性能试验数据 ,分析其影响因素 ,并运用 IMO有关船舶操纵性的衡准 ,确定综合评价指标 ,运用层次分析法对其操纵性能进行排序 ,然后对大型油船、散货船和集装箱船的操纵性能进行比较 ,总结出大型船舶的操纵特点 ,并得出对实际船舶操纵具有指导意义的结论     

操纵运动船体三维粘性流场及水动力计算

船舶与土木工程系邹早建教授主持的科研项目“操纵运动船体三维粘性流场及水动力计算”,得到教育部资助. 项目简介如下. 1. 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 项目研究的目标是通过对操纵运动船舶三维粘性流场及水动力数值计算方法的研究,开发出一套操纵运动船舶三维粘性流场及水动力计算的计算机软件.研究内容包括：采用RANSE对作操纵运动船舶的粘性流动进行数值计算,以便精确地预报定常斜航和定常回转情况下的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报操纵运动船舶的水动力;开发出操纵运动船舶粘性水动力计算的CFD程序,并对CFD计算的不确定性和有效性进行分析. 项目拟解决的关键问题主要有四方面,首先是如何生成高质量的计算网格问题;第二是湍流模式的选择与应用问题;第三是如何在计算中计及自由面兴波影响;最后是数值特性分析与计算结果的可视化问题. 2. 项目特色与创新之处 项目属于应用基础研究,其创新之处体现在如下几方面：研究网格拓朴结构、网格-类型与数值结果的依赖关系;复杂几何结构（如船体、附体）分区结构网格生成;湍流模式的选择与应用;三维RANSE的离散求解和粘性数值方法特性分析等. 科技处（余区办）章爱武     

长江通航安全研究的船舶操纵仿真系统

长江水域通航条件高度复杂，有针对性地开展船舶操纵模拟系统的研究显得尤为重要，文中介绍了全功能大型船舶操纵模拟器及通用船舶操纵计算机仿真平台（USManCSP），提出以前者砻实时模拟基础，结合USManCSP中的电子江图信息系统（ECS）、内河船舶操纵运动数学模型、基于模糊控制的引航员控制模型等进行快时模拟研究，建立较完善的通航安全论证分析平台，并给出了二个急弯河段的模拟研究结果．     

论船舶在受限水域大幅度转向和回转操纵方法

以船舶定常回转时其对地速度、回转半径和回转角速度之间的关系为基础,文章探讨了船舶 K、 T操纵指数、雷达转向线与检测线和回转角速度指示器在受限水域中船舶大幅度转向和回转操纵的运用方法,并就船舶如何在受限水域正确使用以上方法进行转向和回转提出了一些注意事项和建议.     

基于单参数自调节RM-GO-LSVR的船舶操纵灰箱辨识建模

为实现舵角小、试验数据少条件下船舶操纵辨识建模, 提出了一种船舶操纵运动灰箱模型; 搜集水动力系数已知的船舶运动数学模型作为备选参考模型(RM), 计算被辨识船舶与备选RM的相关系数, 并以此筛选合适的RM; 运用相似准则将观测数据映射到RM的输入值域, 建立被辨识船舶与RM的运动关联, 获得了RM的加速度项, 并使用线性支持向量回归(LSVR)机补偿被辨识船舶和RM加速度项间的误差; 分析了机理模型, 设计了合适的LSVR输入项, 使用全局优化(GO)算法自动调节了LSVR的不敏感边界参数; 基于自航模试验数据训练了灰箱模型, 并与约束模试验(CMT)结果和计算流体力学结果比较, 验证了灰箱模型的泛化能力和预报精度。研究结果表明: 在20°船艏向、20°舵角Z形试验预报中, 灰箱模型所得第一超越角精度至少比CMT、虚拟约束模试验(VCMT)和RM方法所得结果高1°, 灰箱模型所得第二超越角精度至少比CMT和VCMT所得结果高0.4°; 在35°舵角旋回试验预报中, 灰箱模型所得进距精度至少比CMT、VCMT、数值循环水槽试验(NCWCT)和RM方法所得结果高1%, 灰箱模型所得战术直径精度比CMT所得结果低4%, 比NCWCT所得结果高10%;RM方法有助于灰箱辨识建模, GO算法能够优化LSVR的不敏感边界参数, 建立的单参数自调节灰箱辩识建模方法能够实现小舵角、少数试验条件下的船舶操纵辨识建模。      

船舶主机气动操纵系统常见故障分析

船舶主机气动操纵系统可靠工作与船舶安全操纵直接关联,作为轮机管理人员,熟悉船舶柴油机气动操纵系统的基本原理,熟练故障原因的分析方法,熟知常见故障的处理方法十分关键。文章以主机起动失败为例,分析了主机起动过程系统阀件的动作规律,画出了起动过程系统阀件关系框图,提出了故障查找的思路和方法,并结合船舶案例予以说明。