基于GPU并行的液货船破损浮态计算

为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器(center processing unit,CPU)中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。     

船体大破口损伤下总纵极限剩余承载能力计算

[目的]在大破口损伤下计算船体总纵极限剩余承载能力时,是否计及船舶的浮态变化以及破口位置和大小等非线性耦合因素的影响,是合理评估船舶破损后的总纵极限剩余承载能力时值得深入研究的问题。[方法]以某船船体舯剖面大破口损伤为研究对象,采用Smith方法对船体总纵极限剩余承载能力进行计算分析,重点计算船舶因破损可能导致的不同倾斜角和连续浮态变化的总纵极限剩余承载能力。[结果]结果表明,不考虑船舶浮态变化,仅在船舶正浮状态下扣除大破口结构的计算结果,将会过高估计船舶破损后的总纵极限剩余承载能力。[结论]所用方法较为简便、快捷,可为船舶结构设计以及船舶损伤后的快速决策提供参考。     

船舶自由浮态阻力计算的改进算法

船舶在航行过程的阻力特性直接决定了船舶的动力性能,现代船舶工业的设计与制造水平不断提高,而船舶阻力特性是船舶结构设计时需要重点分析的影响因素,因此,研究船舶自由浮态下的阻力特性有重要意义。本文首先建立船舶的阻力数学模型,然后基于一种改进的流体力学分析方法-静态平衡算法对船舶的自由浮态阻力特性进行分析,并结合计算流体力学CFD算法进行阻力特性仿真,得到了较为准确的船舶自由浮态阻力特性曲线。     

船体破损后总纵剩余强度预报

阐述采用符拉索夫拉沉性计算方法解决破损船舶总纵强度计算中的外载荷和破损模型等问题。研究破损船舶问题是在不沉性理论基础上进行的。首先从研究在静水中既朋纵倾又有横倾时船舶浮态参数入手，进而研究静置在波浪上的船舶浮态参数、波浪弯矩和波浪剪力。     

基于稳性实时计算技术的船舶破损智能扶正系统研究

基于船舶稳性实时计算技术研究船舶实时状态三维模型数字化算法用于快速计算船舶的大倾角稳性、破舱稳性和平衡浮态。参考遗传算法研究船舶破损智能扶正方案生成算法来实现智能生成扶正方案功能。然后运用上述两种核心算法设计船舶破损智能扶正系统软件,为船舶在突发破损事故时提供一套包含压载水调拨措施与步骤建议的智能扶正方案,提高船舶破损事故的处理能力。     

基于改进差分进化算法的船舶曲面分段车间调度

为有效提升船舶曲面分段车间的加工效率,解决已有算法存在的易陷入局部最优解和初始解质量低的问题,提出一种改进的差分进化算法,对曲面分段调度问题进行求解。以最小化完工时间和最小化班组间负荷差距为目标,建立该曲面分段调度问题的双目标数学模型,并采用改进的差分进化算法对该问题进行求解。该改进差分进化算法将全局搜索策略与局部搜索策略相结合,能提升初始解的质量,并加快收敛速度。使用某船厂的实际数据对该算法进行有效性验证,结果表明,该算法能有效求解船舶曲面分段调度问题,能更好地提升船舶曲面分段制造调度作业效率。     

改进遗传算法在船舶自由浮态计算中的应用

为了更快、更准确地计算船舶自由浮态问题,对原有计算方法进行改进。根据船舶自由漂浮的平衡条件,将自由浮态计算归结为多目标约束优化问题,并引入一种改进遗传算法对该优化问题进行求解。实例计算表明,使用该方法,迭代次数明显少于基本遗传算法,船舶自由浮态计算时间大幅下降,计算结果准确可靠。研究结果对于迅速掌握船舶状态,可靠保障船舶生命力具有重要意义。     

船体破损后非正浮条件下波浪载荷的计算方法

在船舶不沉性理论的基础上，采用符拉索夫法分析了不同破舱组合下的船体浮态参数。然后采用线性切片理论，计及水线以下破损后船舶由于舱室进水产生的横倾角与纵倾角的影响，利用多极展开法求解非对称剖面的二维辐射和绕射流场。计算了破损船体非正浮状态条件下的波浪载荷。在一定假定条件下，将切片法计算的波浪载荷同静置法计算结果进行了比较，分析了船体破损后的载荷变化。     

基于云粒子群算法的船舶纵摇运动参数辨识

提出一种基于云粒子群优化算法的船舶纵摇运动参数辨识方法。该方法利用正态云发生器自适应调整粒子群算法的惯性权重,并在算法进化过程中对粒子位置进行基于云模型的变异操作,可以很好地解决算法早熟收敛的缺点,能够提高算法的收敛精度和收敛速度。应用该算法对船舶纵摇有关运动参数进行辨识,辨识结果在可以接受的范围之内。     

船体破损后外载荷与船体极限弯矩

基于船舶不沉性理论，运用符拉索夫抗沉性计算法确定船舶破损后浮态参数之后，作出波浪上船舶破损浮力曲线，继而计算了波浪弯矩和波浪剪力；并用非对称梁弯曲理论建立了破损模型，将外载荷与破口联系在一起研究了破损船舶极限弯矩，通过实例计算得出了预想结果。     

船体破损后载荷与船体极限弯矩

基于船舶不沉性理论，运用符拉索夫抗沉性计算法确定破损后浮态参数一，作出波浪上船舶破损浮力曲线，继而计算了波浪弯矩和波浪剪力；并用非对称梁变曲理论建立了破损模型，将外载荷与破口联系在一起研究了破损船舶极限弯矩，通过计算得出了预想结果。     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

破损船舶的应急响应方法研究

船舶破损进水后的浮态与稳性发生变化,船舶在波浪中的运动响应及船体梁载荷也将随之改变,通过采取应急响应措施,可以有效改善其航行状况.以某一典型破损工况为例,计算了船舶破损后的浮态、稳性、运动响应及载荷,并与破损前进行了对比.结果显示:船舶破损后,横倾变大,横摇运动明显增加,扭矩与水平剪力增幅较大,水平弯矩与垂向剪力也有所增加.针对船舶的破损工况,提出了5种应急响应方案,对比这5种方案下的船舶状态,发现在左舷底边1号～5号压载舱各加入95％的压载水方案最优.     

基于液体交换的船舶破舱时域模拟

文章将船舶进水时域过程作为拟静态处理,计算出每个时刻的内外液体交换量,然后使用损失浮力法求解浮态方程计算该时刻的船舶浮态,直到进水过程终止.提出了一种适用于破口内外液体密度不同且互不相溶时计算液体交换的方法,给出了不同粘度液体的流量系数回归方程,并且针对一艘液货船破损后内外液体的交换情况进行了计算.提出的方法可以为破损船舶的救援以及防污染工作提供很大帮助.     

基于CFD的船舶破舱进水时域模拟

船舶因破损进水导致危险情况甚至倾覆是船舶安全性研究中的重要问题。船舶在破损后进水的过程中,可能存在比最终状态更加危险的中间状态。本文以STAR-CCM+软件为研究工具,实现了对某客滚船瞬时非对称进水的动态模拟。针对自由漂浮的客滚船破损情景,论文利用VOF方法模拟水气自由液面,并首次利用重叠网格(Overset Grid)动网技术结合DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction)六自由度求解器处理船舶破舱进水过程中的船舶升沉、横摇等运动。模拟结果可以得到舱内液面和船舶浮态随进水时间的变化情况,观察到水柱射流、水花飞溅等瞬时现象;将最终浮态结果与传统准静态方法相比较,吻合较好。     

基于CFD的船舶破舱进水时域模拟

船舶因破损进水导致危险情况甚至倾覆是船舶安全性研究中的重要问题.船舶在破损后进水的过程中,可能存在比最终状态更加危险的中间状态.本文以STAR-CCM+软件为研究工具,实现了对某客滚船瞬时非对称进水的动态模拟.针对自由漂浮的客滚船破损情景,论文利用VOF方法模拟水气自由液面,并首次利用重叠网格(Overset Grid)动网技术结合DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction)六自由度求解器处理船舶破舱进水过程中的船舶升沉、横摇等运动.模拟结果可以得到舱内液面和船舶浮态随进水时间的变化情况,观察到水柱射流、水花飞溅等瞬时现象;将最终浮态结果与传统准静态方法相比较,吻合较好.     

船舶几种浮态下阻力的数值计算方法

商船会因装载不同而吃水大幅增减,舰艇会因战损而出现严重纵横倾,如何在浮态急剧变化时估算船舶的快速性,是一项具有普遍意义的课题.为了解决上述问题,采用计算流体力学方法对某型船模进行了大量计及自由表面的不同浮态下的阻力数值计算,在深入分析船体浮态改变时影响船舶阻力诸因素的基础上,对数值计算结果进行了研究,推导出船舶吃水、纵倾和横倾变化时的阻力估算公式.据此进行的数值计算结果与水池试验结果对比,吻合良好,从而验证了提出的计算模式的可行性,为解决船舶任意浮态下的阻力计算问题提供了新的思路.     

基于NURBS表达的船舶静水力特性精确计算

在船体曲面NURBS表达基础上,对船舶静水力特性参数进行精确而全面的定义,并结合平面与曲面求交算法和基于曲面表达的几何特性计算方法,对各静水力特性参数进行计算.这种方法不仅适合于传统的静水力特性计算,又适合于任意浮态下的静水力特性计算.对实船正浮状态下的静水力特性进行计算,与传统方法的计算结果进行对比和分析,说明了该定义方法的通用性和实用性;对倾斜状态下的静水力特性进行计算,并总结静水力特性参数值随浮态的变化规律,为船舶自由浮态和静稳性精确计算提供基础.     

破损单体复合船运动与载荷预报方法研究

论文主要探讨了单体复合船型破损后的浮态稳性变化、破损舱室液舱晃荡效应等因素对破损后单体复合船型运动和波浪载荷的影响。采用面元法求解液舱晃荡运动的附加质量,分析液舱内流体晃荡运动的共振现象以及流体粘性阻尼系数对液舱晃荡载荷的影响;推导了破损后非正浮状态下船体质量力和静水恢复力公式,使用三维势流理论求解发生的船体运动和破损舱室内液舱晃荡运动的流体载荷,建立破损后船舶运动方程并求解,研究破损后浮态、稳性以及液舱晃荡效应对六自由度运动和波浪载荷的影响。研究表明,破损后浮态、稳性、液舱晃荡等对单体复合船运动及波浪载荷均会产生影响。     

船舶破舱状态浮态的时域计算分析

基于准静态计算法,开发时域数值模拟计算程序,对船舶确定性破舱的浸水过程以及从舱室进水开始到浸水量稳定时刻再到船体停止横摇趋于稳定的时域内船体浮态进行分析,旨在弥补以往的破舱稳性计算和研究无法表现船舶横摇中浮态随时间变化的缺憾.并将这一计算模型用于3 100 TEU集装箱船某一破损条件下的确定性破舱稳性时域计算,得到结果经过对比分析证明具有较高合理性.基于计算结果,对破口长度对破损后的横摇过程的影响进行归纳.