光学系统QTM在两船水池试验中的应用研究

光学系统QTM是一种有效的非接触式船模运动测量系统,其利用高速相机追踪红外反光Marker球在标定坐标系中的位置变化来解算船模六自由度运动响应,有效克服了对船模自身的运动产生的干扰效应。在空间几何理论框架内,构建了Marker球与高速相机的空间布局分析数学模型,推导获得了Marker球是否位于高速相机视野范围内的判别表达式。研究表明：光学系统QTM适用于两船多种复杂试验工况的运动测试,且具有高效的位置解析度和快速响应能力,在船模运动动态捕捉测量方面具有广阔的应用前景。     

基于操纵运动方程的水动力导数计算方法研究

基于STAR-CCM+软件平台,采用RANS方程和VOF算法,针对某一具体船模进行PMM运动数值模拟,考虑自由液面的兴波与航行过程中船模姿态的变化。建立船模按斜航运动、纯横荡运动以及不同振荡模式下首摇运动3种工况下的操纵性水动力导数求解方法。并将仿真计算结果与采用回归方程求得的结果进行比较,证明基于STAR-CCM+软件平台该方法求解水动力导数的有效性。     

基于CFD方法的舰船顶浪运动响应幅值算子计算

基于计算流体力学(CFD)方法,给出了舰船在波浪中运动的数值模拟方法,采用边界造波法生成了精确的三维规则波浪,实现了DTMB 5512船模在2种不同波高规则波中顶浪运动时的垂荡及纵摇耦合运动数值模拟,求取了垂荡及纵摇运动的响应幅值算子,通过船模水池实验数据及势流理论方法验证了数值模拟方法的精确性.     

一种船模和实船试验中的船舶运动测量系统

开发了一套耐波性船模和实船试验中测量船舶运动的系统,该系统由加速度传感器、角速率陀螺和数据分析、处理软件组成。在数据处理过程中,采用一种非线性迭代算法。对该测量系统进行了水池模型试验和实船试验的验证,也利用三自由度运动平台进行了比测,比较结果令人满意。本装置是一种可靠性好、成本较低的船模和实船在波浪中运动测量系统。     

数值波浪水池中船舶顶浪运动模拟研究

文献[1,2]进行了数值波浪水池波浪环境的模拟、规则波顶浪中船舶水动力的计算以及船舶辐射问题的模拟.文章在其基础上,基于N-S方程,对规则波中顶浪前进的Wigley船模运动进行了模拟.数值模拟的船模运动结果与DUT(Dem University of Technology)的试验数据进行了比较,分析,二者符合较好.文中与文献[1,2]的研究工作一起,初步构建了真正意义上的基于N-S方程的数值波浪水池.     

用磁偶极子阵列模型计算运动舰船感应电场

提出一种基于磁偶极子阵列模型的运动舰船感应电场的计算方法，根据一次船模实验，分析了运动舰船产生的感应电场大小及空间分布特性。实验结果表明，该感应电场大小和航速成正比，电场分布具有很强的区域性且该电场是完全可测的。     

船模六自由度运动量的接触式测量

在系泊船模在波浪中的运动水工模型试验中,设计了一种试验测量仪器.该仪器可用于测量波浪作用下系泊船模的六自由度运动量.将6支拉绳式位移传感器固定在船模上方,每个传感器的拉绳均与下方的船模固定.船模晃动时会带动6根拉绳.根据6根拉绳长度变化和前一时刻船模的姿态,可以计算出船模运动的六自由度运动量.经波浪试验表明,该仪器可以很好地反应系泊船模的六自由度运动量,达到了预期的目的.     

操纵运动船体水动力计算

提出一个适用于船舶初步设计阶段计算船舶操纵运动水动力的方法,给出了与船体表面局部线型相关的非线性力的估算方法。通过对方型系数Ｃｂ值为０．５７￣０．８３５艘船模的具体计算,结果表明与其相应的约束模试验结果吻合良好,本文方法可用于操纵运动数值模拟,也能作为港内低速大漂角航行船舶的运动模拟。     

船舶纵摇对内外桨水动力性能的影响分析

本文采用基于RANS方程的数值波浪水池和数值拖曳水池技术,针对四桨两舵船模,开展了带有纵摇运动的自航CFD模拟研究.首先开展了静水中的船模阻力和自航CFD模拟,并通过与模型试验结果的比较,初步验证了本文的CFD模拟方法;随后开展了不同运动周期的耦合运动响应的船模自航CFD模拟,对该种状态下船模的阻力、运动响应和船后螺旋桨的推力、扭矩等进行了分析,获得了有关变化特性.本文的研究工作,包括对于运动中舰船的快速性研究和预报等,具有一定的指导意义和参考价值.     

舰艇破损进水过程中的非线性横摇运动研究

针对舰艇破损进水运动中受波浪激励作用可能出现的非线性横摇运动问题,推导和构建了舰艇破损进水非线性横摇运动数理模型,对具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇受不同波浪激励条件下的横摇运动开展数值模拟仿真。选取试验船模为研究对象,研究破损舰艇在不同波浪激励下的横摇运动,确定可能出现的混沌参数区域。研究结果表明,具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇横摇运动形式很丰富,可能是单频的,也可能包含超谐、次谐以及组合频率等频率成分,还可能是混沌的。同时,研究中发现具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇出现混沌区域需要的激励力矩范围超过实际能达到的范围,因此实际过程中不会出现混沌运动,与选取船模试验结果相一致。     

水下爆炸气泡激起的船体鞭状运动

本文揭示了水下非接触爆炸产生的气泡脉冲缴起细长形船体鞭状响应运动的现象。考虑到了水下爆炸气泡的脉冲多次性,迁移和水面效应,计算结果与弹性船模试验结果进行了对比,符合程度令人满意。     

船舶初稳性安全余量的求解

利用船舶原理、船舶破损稳性规范标准、船舶在波浪中的运动理论及船模试验数据结果，综合分析并提出了基于最小许用初稳性基础上求解船舶初稳性安全余量的方法。     

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。     

基于计算机视觉的船模姿态计算方法研究

在现代船模试验中,船模在运动过程中的轨迹、姿态等参数是船模试验主要的测量目标。目前船模试验中的主要测量设备是陀螺仪、适航仪等设备。随着船模测量精度要求不断的提高,国内外逐渐使用非接触式方式进行相关参数的测量,其中最常用的非接触式测量方法是光学测量技术。本文基于计算机视觉技术,研究了船模姿态的计算方法。本文研究了计算机视觉技术,讨论了船模姿态测量理论,分析了船模的追踪算法。本文的研究对于我国船模试验技术的发展有着重要的指导作用。     

数字图像处理技术在通航船模试验中的应用

利用数字图像来测定船模运动参数是一种成本低、精度高的方法。该系统利用数字图像技术实现了船模试验在自然光条件下的实时测量、实时数据处理和自动操纵控制。介绍了一套多CCD摄像机的船模自动测控系统，对电视图像变形修正、船模自动识别与跟踪等关键技术进行了详细的讨论。根据船模试验的特点提出了有别与一般目标识别跟踪的方法。     

带月池深海钻井船摇荡运动性能分析

海上钻井作业过程要求钻井船具备良好的稳定性能,而月池内流体柱的不规则振荡以及钻井船细长的船体外形都将对船体运动性能造成不利影响,从而限制其在恶劣海域的作业适应性。文章基于三维势流理论对带月池钻井船的摇荡运动进行预报,并通过船模试验对预报结果进行有效性验证。在此基础上,提出钻井船摇荡运动衡准值,对钻井船海上作业适应性进行研究,分析月池尺度和形状对钻井船运动性能的影响。     

顶浪中船舶水动力计算与运动模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)方法建立数值波浪水池,对顶浪中航行船舶的水动力与运动进行数值计算研究。推导出一种船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达方法并进行模拟验证,计算不同航速下顶浪中Wigley-III船模所受的水动作用力,以及顶浪中航行的Wigley-III船模的运动。通过将计算结果与DUT(Delft University of Technology)相关的试验数据进行比较,吻合良好。研究表明:基于数值波浪水池的数值模拟较试验更容易实现和控制,能够获得船体周围详细的流场信息,在波浪中舰船水动力性能与运动的研究等方面具有广泛的适用性。     

基于重叠网格的船舶运动计算方法研究

文章应用重叠网格技术和单相Level-set捕捉自由面方法,结合数值造波技术和六自由度运动方程,形成了基于RANS方程的船舶运动响应数值计算方法,并在中国船舶科学研究中心自主研发的船舶专用粘流计算软件OShip上实现。应用该方法计算了DTMB5512船模在迎浪规则波中的运动响应,并通过对计算得到的船模运动时历曲线进行傅里叶变换,提取其运动的幅值和相位,得到了不同航速下船模垂荡和纵摇运动的频响曲线,所得结果与试验结果吻合较好。     

关于船舶参激横摇运动的试验研究

本文给出了参激横摇运动非线性方程的频域解析解,分析了解的若干特性。相据在规则横浪中的船模试验结果,研究了参激横摇运动的稳定性、时间经历和幅频响应,还讨论了横摇阻尼、初稳心高度和波浪等因素对参激横摇运动的影响。试验结果证实了理论研究的若干结论,并表明参数共振横摇幅值的量级,与主共振横摇值的量级相当,它对船舶稳性的影响不能忽视。     

基于遗传算法的纵摇运动模式识别模型分析

本文针对一型复合三体船船模,对其纵摇运动模式识别进行分析,建立三体船运动模式识别的优化模型,设计并完成静水纵摇运动试验。最终,基于遗传算法建立辨识系统,对复合三体船的纵摇运动模式进行辨识分析,并得出该辨识模型具有一定的精度,验证该优化模型的可行性。