船舶横摇非线性运动最大值预报

横摇运动振幅渐近分布属于指数型分布，根据应用Markov过程理论得到的极值分布推导了最大值分布公式，同时提出了最大值预报方法。计算表明用此方法预报的最大值与实际统计的最大值非常接近，它比用线性理论预报的最大值误差要小，证明本文提出的最大值预报方法是可行的。     

基于尖点突变的船舶横摇倾覆研究

针对船舶在规则波中非线性横摇导致的倾覆现象,提出了采用突变理论进行分析的方法.在建模过程中,将船舶非线性横摇方程恢复力矩取到七次项,阻尼力矩取至三次项以便于推导.经数学变换,将船舶非线性横摇方程转化为尖点突变模型的形式.由理论分析,得出了当船舶倾覆时,其自然横摇频率与三次、五次、七次恢复力系数满足一定的函数关系.在忽略七次恢复力系数影响的情况下,得出了船舶自然横摇频率与三次、五次恢复力矩的关系式,并绘出了相应的曲面图.     

船舶参数激励非线性横摇运动方程

讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程。本文工作为研究倾覆机理奠定了基础。     

船舶非线性横摇运动与混沌

本文以波浪尺度为变参数,通过平均化方法和范德坡变换,确定横摇运动的振动解随参数变化的定性情况;然后运用数值积分和胞映射相结合的方法,求得系统的多种形式的振动解。胞映射法能灵活地处理各种不同形式的吸引子,如谐振解、各阶亚谐解乃至混沌吸引子并能方便快速地求解。横摇运动的大量非线性特性,如吸引子共存,对称性破缺,周期倍化等现象都被观察到。多个吸引子共存时,吸引域往往具有复杂的结构。文中还给出了由一系列倍周期分岔导致的混沌运动。     

船舶非线性横摇运动数值模拟研究

非线性大角横摇运动是危害船舶安全的重要因素,也是船舶水动力学关注的热点及难点问题。文章采用CFD方法,对某型驱逐舰船模在不同波长规则波中横浪航行时的横摇运动进行了数值模拟。通过与水池实验比对,数值仿真得到的稳定横摇幅值与实验值的误差在10%左右。同时,数值模拟证实了非线性横摇的两种典型特征—“多值”及“跳跃”现象。数值模拟结果表明,CFD方法可作为研究船舶非线性横摇运动的有效手段。     

船舶非线性参激横摇运动的作用

应用非线性振动理论中的摄动法,求出了描述参激横摇运动的非纡性方程的解,并分析解的稳定性。结果表明,参激横摇运动具有明显的非线性特征。     

船舶非线性横摇运动方程的线性化研究

考虑阻尼力矩和恢复力矩的非线性,运用能量法对正横规则波中船舶非线性横摇运动方程进行等效线性化,导出等效线性系数表达式,并验证其工程实用性,为船舶横摇预报提供理论分析计算模型。     

船舶非线性横摇参数激励研究

本文讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程，为研究倾覆机理奠定了基础。     

非线性动力学在波浪中的非线性横摇运动及运动稳定性研究

保证船舶在航行过程中的稳定、安全行驶,是研究船舶运动稳定性的一个重要课题。本文通过研究影响船舶在波浪中非线性横摇运动的影响因素,并通过Floquet理论分析船舶在波浪中运动的稳定性解得分叉、跳跃、混沌。最后通过实例来说明,船舶在非线性横摇过程中,突然的扰动有可能导致船舶倾覆。     

基于HHT的船舶非线性横摇运动响应特性研究

针对航行于海上船舶的横摇运动具有非线性非平稳的特点,探索采用希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)方法研究船舶在波浪中的非线性横摇运动的响应特性,对几种不同海况下的船舶的典型运动响应,首先通过经验模态分解提取典型横摇响应信号的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF),再对分解得到的IMF分量进行Hilbert变换,求得典型横摇响应信号的Hilbert谱,通过分析所得谱图的特征,获得船舶非线性横摇运动响应的动力学特性。仿真结果表明,HHT方法在分析船舶非线性横摇运动的动力学特性研究中具有可行性和有效性,从而为船舶运动分析研究提供了一个新的方法。     

舰船破损进水过程的非线性横摇运动仿真

  目的  为揭示固定、浮式结构贯通类局部高度湍流、碎波与流体分离等机理,以3类典型主动/被动式开孔结构物（即喷涌型浮式防波堤、静水受迫横摇运动下破舱模型、国际标准模型DTMB 5415破损船舶）为对象研究贯通类流动与运动耦合/非耦合问题。  方法  引入体积力技术,采用基于非定常、不可压缩流Navier-Stokes方程的动态重叠网格法,结合k-ε湍流模型,建立波浪喷涌型浮式防波堤进出水流动计算模型、静水受迫横摇运动下破损空舱进水瞬态与稳态晃荡计算模型、波浪破损船舶非线性运动预报模型。开展主动/被动式开孔固定、浮式结构贯通类湍流场数值模拟。  结果  结果表明,计算模拟的舱室进水水位、破损船横摇运动响应与相关试验数据吻合,验证了典型开孔贯通类流动与运动耦合/非耦合计算模型的可行性与精度。  结论  所完成的对不同结构贯通类湍流场的数值模拟,可为破损船舶安全航行与生存能力评估以及喷涌型防波堤的发展提供新的技术支撑。     

破损进水舰船非线性横摇运动的实验研究

通过设计破损舰船非线性横摇运动实验,对不同状态下的船模进行定频率变波高和定波高变频率的横摇激振试验,探讨舰船横摇运动的水动力特性随横摇频率和横摇幅角变化规律,分析Ⅱ类和Ⅲ类进水舱对破损舰船横摇运动的水动力特性的影响。运用混沌信号识别技术分析破损舰船进水后横摇运动的混沌特性,验证数值仿真的结果,预报破损舰船在规则波中的横摇运动的幅频响应和相频响应。     

船舶偏航动力学特性优化

为了保证船舶(尤其是大型远洋运输船)按照最佳线路航行,提高航行和货物运输效率,调节和修正船舶的偏航角度有重要意义。通常,船舶偏航的调整既要考虑导致偏航发生的原因,也要考虑船舶的装载状态和动力学特性。本文在船舶偏航运动模型的基础上,研究船舶偏航动力学特性和运动规律,并采用舵角控制船舶的偏航情况。     

船舶大幅横摇运动

本文讨论了六个自由度船舶非线性运动方程.在船舶作大幅横摇运动假定下,采用压力积分方法,利用Taylor展开,导出其他自由度运动对横摇的非线性耦合运动方程.得到其他自由度运动对横摇的非线性耦合系数表达式,以及入射波和绕射波对横摇扶正力矩的非线性影响.结果表明,纵向运动对横摇的非线性静力耦合作用不存在,它们之间的耦合主要是由波浪引起的.     

海上舰船横摇运动数学建模

为了研究船舶结构横摇动力学特性,提高船舶航行安全性,本文采用多体动力学方法,建立船舶横摇动力学模型,并给出船舶航行载荷的积分变换方法。通过采用Matlab软件编程计算,得到船身横摇动力学响应。同时计算结果与实际情况吻合较好,可为船舶结构设计提供参考。     

船舶横摇运动预测误差研究

通过对船舶横摇运动的预测误差与输入过去样本长度之间的关系进行研究,提出船舶横摇运动预测误差的经验公式,该公式可用于确定指定预测误差下的最小过去样本长度.采用小波-自回归算法模型进行横摇预测,统计分析预测均方根误差值与输入过去样本长度之间的关系,结果表明,预测过去样本长度与预测均方根误差之间遵循幂函数关系.     

液舱晃荡与浮体非线性耦合运动分析(英文)

Nonlinear interactions among incident wave, tank-sloshing and floating body coupling motion are investigated. The fully nonlinear sloshing and body-surface nonlinear free surface hydrodynamics is simulated using a Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) higher-order panel method in time domain based on the potential theory. A robust and stable improved iterative procedure (Yan and Ma, 2007) for floating bodies is used for calculating the time derivative of velocity potential and floating body motion. An energy dissipation condition based on linear theory adopted by Huang (2011) is developed to consider flow viscosity effects of sloshing flow in nonlinear model. A two-dimensional tank model test was performed to identify its validity. The present nonlinear coupling sway motion results are subsequently compared with the corresponding Rognebakke and Faltinsen (2003)’s experimental results, showing fair agreement. Thus, the numerical approach presented in this paper is expected to be very efficient and realistic in evaluating the coupling effects of nonlinear sloshing and body motion.     

舰船在静水中非线性横摇的解析方法

在全面考虑舰船非线性横摇因素的基础上,建立舰船非线性横摇运动的数学模型.再运用非线性振动理论中的多尺度分析法,推导出非线性横摇运动的解析解.最后通过船模试验对建立的数学模型进行参数辨别,并验证推导所得的解析解.     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

船舶参数激励横摇运动鲁棒控制

船舶横摇运动是船舶非线性运动中的一个重要研究课题。本文在非线性船舶运动模型的基础上,利用精确反馈线性化将船舶参数激励横摇运动模型转换为线性模型,然后根据一阶闭环增益成形设计非线性鲁棒控制器,最后利用有无干扰情况下的船舶横摇运动来说明本文所设计控制器的鲁棒性强。