襟翼减摇鳍的水动力性能与减摇效果研究

用格法对襟翼减摇鳍的水动力性能的特别是升力进行了计算,对襟翼减摇鳍的减摇效果也进行了评估。计算过程中考虑了船体壁面、船体边界层的影响。计算结果表明本文的算法是可行的。     

船用新型减摇装置水动力性能研究

为保证船上设备正常运行,确保船上养殖品的存活率,船舶的减摇装置对长期系泊在深远海水域进行作业的深远海养殖工船等特种船舶来说具有重要意义。新型Magnus减摇装置是安装于船体两侧的圆柱型装置,通过控制其自身旋转,利用Magnus效应来实现减摇,因其在航行以及系泊状态都能进行减摇,被预测有很好的应用前景。为研究该减摇装置在零航速时的减摇机理,并对其减摇效果进行验证,文章对零航速时该装置的运行状态进行了水动力性能计算,分析升力、阻力和升阻比等结果随摆动角速度及旋转速度变化的规律。研究结果表明:在没有来流的情况下,圆柱的自身摆动也会为Magnus效应的产生提供足够的来流条件,从而实现高效率减摇;在一定范围内,装置的水动力性能受其摆动速度的影响很小;但随着转速比的增大,减摇装置的升力系数先增大再降低,在α=3时升力系数达到最大值,阻力系数和升阻比也呈先增大而后降低趋势,而升阻比在α=1左右达到最大值。     

船舶陀螺减摇器减摇性能的全系统数值仿真研究

陀螺减摇器通过高速旋转的转子所产生的一个与船舶摇摆方向相反的反作用力矩而产生减摇效果.目前,对陀螺减摇器的研究通常只涉及到陀螺与船舶的相互作用,不能全面阐明陀螺减摇器对波浪中船舶的真实减摇效果.文中采用理论分析方法对陀螺减摇器的工作机理进行了分析,结果表明船舶在一定的装载状况和工况下,其横摇幅值只与波浪激励力矩和陀螺转子的动量矩有关.采用STAR-CCM+软件,建立了基于三维数值波浪水槽技术的陀螺减摇器-船舶-波浪的全系统流体力学模型,对应用于某拖船上的陀螺减摇器进行数值仿真研究.仿真结果表明：陀螺减摇器在多种工况下均具有显著的减摇效果,减摇率受到陀螺减摇器工作参数、海况参数等因素的影响;在转子转速较高,有义波高、周期及浪向角较小的工况下,陀螺减摇器具有更高的减摇率.     

尾缘开槽的环量控制舵翼性能试验研究

本文介绍了一种展弦比为１的环量控制舵翼在零攻角下的水动力性能试验，试验模型是安装有尾缘喷流圆柱的ＮＡＣＡ００１５截尾方形舵。试验结果表明，随喷流动量系数的增加，升力系数显著上升，为减小阻力，在模型尾缘圆柱上开了一排Ｖ形槽，开槽后的模型阻力有不同程度的降低，并用喷流动量系数越大，减阻减大。开槽的另一个效果是使喷流失速推迟。     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

可控式U型被动减摇水舱的减摇效果

建立了船舶-水舱系统的运动方程,分析了U型减摇水舱对船舶的作用,导出了反映可控式U型被动减摇水舱设计减摇能力容量的理想减摇效果的计算公式.定义了反映水舱安装高度对理想减摇效果影响的横向特征面积,定义了影响水舱固有振荡周期和理想减摇效果的水柱特征长度.指出了设计使横向特征面积越小或者使水柱特征长度越大或者使振荡阻尼系数越小皆有利于提高理想减摇效果.     

基于模型预测的主动式减摇水舱约束控制

由于边舱高度有限,减摇水舱中的流体在水舱内运动时会引起饱和非线性,给舱内流体运动的估计与控制带来困难.针对饱和非线性所带来的控制问题,建立船舶-水舱系统模型,同时基于约束条件设计了模型预测控制(MPC)策略.仿真结果表明,该控制策略在减少主动式水舱高能耗的同时,增强了对水舱内流体的控制,有效提高了水舱系统的减摇效果.     

穿浪型近海快速救助船自控式截流板减摇系统

本文介绍了穿浪型近海快速救助船的自控式减摇系统——截流板减摇系统的组成、安装和功能。     

模型试验确定吸气式喷水推进器水动力性能

对于运动时可能吸气到推进器叶片系统的船舶（高速船，浅吃水运输船等），吸气式喷水推进器是很有前途的推进器，介绍在空泡水筒中测量吸气式喷水推进器水动力性能的方法，并给出基本试验结果。     

海底对无人水下航行器水动力性能的影响

为了保证无人水下航行器（UUV）近海底作业时的安全性及作业效率,需要分析海底对UUV水动力性能的影响。基于计算流体力学（CFD）方法对UUV靠近海底时的水动力参数进行求解,通过数值模拟UUV近海底附近的流场,得到了UUV阻力系数和升力系数随雷诺数、距海底的距离和攻角3个参数的变化规律,并针对UUV受到的阻力、吸引力以及流场特性的变化进行具体分析。结果表明,在距离海底一定范围内,UUV受到的阻力和吸引力都会增大,吸引力更为明显,这为UUV的实际工作提供了一定指导。     

舰船减摇装置的性能与展望

此文介绍舰船减摇装置的特点、性能、科研设计水平及发展趋势。     

主动式减摇水舱控制系统在船舶模型设计的应用

稳定性是船舶能否正常运行的重要指标,船舶在日常工作时受海风、海浪等干扰作用力的影响,往往会发生横摇、垂荡等不规则运动,如果产生的运动幅度过大,很可能导致船舶倾覆等危险事故。因此,业内研究人员一直将船舶的减摇视为重点研究方向。主动式减摇水舱利用控制系统产生力矩,并抵消船舶发生横摇等运动的力矩,使船体保持稳定,具有结构简单、成本低等优点,广泛应用于各类大型舰船上。本文针对船舶的模型试验过程,开发了一种主动式减摇水舱控制系统,并介绍该控制系统的硬件组成和功能,在Matlab中进行了减摇特性试验。     

可调式自由面减摇水舱的实船性能

通过对海洋工程船“新润3” 号的实船测试,获得了减摇水舱开启和关闭两种状态下的船舶横摇数据,比较准确地评估了不同海况下可调式自由面减摇水舱的减摇效果。进一步将实测减摇数据与理论预报结果对比,验证了理论预报方法的有效性和局限性。研究表明,减摇水舱的性能不仅仅取决于自由液面的面积大小和水位高低,也同样受制于舱顶的高度,有必要在设计和预报过程中予以充分考虑。     

基于混合模型试验技术的中等水深FPSO系统水动力性能研究

对一工作水深为375m的中等水深FPSO系统的水动力性能进行了模型试验研究和数值计算.采用了混合模型试验技术进行等效水深截断系泊系统的模型试验并在时域中进行了数值重构计算.对试验和数值重构计算得出的水动力响应的统计值、功率谱和RAO等进行了比较,结果显示两者符合得很好.最后,对全水深实际系泊系统的FPSO进行了时域数值模拟计算,预报了该FPSO系统在几种环境条件下的水动力响应情况.     

模块化小型水下航行器设计及其水动力学性能研究

基于模块化思想,设计一种小型水下航行器,该航行器共分为艏舱、前侧推进舱、前浮力舱、主控舱、后浮力舱、后侧推进舱和艉舱7个舱室,并在航行器上安装可拆卸式滑翔翼板,由滑翔翼提供向上升力。设计完成后,建立航行器的三维数值仿真模型,采用CFD软件对其进行水动力学性能预报,分析水下航行器的流场分布以及不同攻角下的升力和阻力特性,并通过试验验证数值仿真结果的准确性,为新型水下小型航行器的设计提供研究思路。     

减摇水舱性能试验摇摆模拟台阻尼力矩的模拟研究

减摇水舱性能试验摇摆模拟台是根据相似准则建立的一种模拟在波浪作用下船舶横摇运动的试验装置。为使摇摆模拟台能够模拟各种类型船舶的运动，要求模拟台的转动惯量、阻尼力矩和波浪干扰力矩都是可调节的。利用硬件方法模拟阻尼力矩具有许多不确定因素，很难保证模拟的阻尼力矩值与要求的阻尼力矩一致，这给减摇水舱性能预报带来诸多困难。本文提出了一种利用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法，仿真分析和试验结果表明该方法能够模拟各种船舶的阻尼力矩，满足模拟台阻尼力矩模拟要求。     

陀螺减摇器在渔业船舶上的应用探讨

摇摆对渔业船舶有很多不利影响。文中对常用减摇装置在渔业船舶上的应用利弊进行了对比分析,并对在这一类船上应用陀螺减摇器的可行性进行了探讨,期望可以对有意选用这一减摇装置的船东或相关设计人员提供参考。     

军用船舶动力吸振器性能与参数优化研究

降低辐射噪声低频线谱能量一直是各国海军提高船舶声隐身性能急需解决的关键问题。动力吸振器被认为是一种解决低频线谱的重要手段之一,在舰船振动控制领域应用广泛。从目前军用船舶动力吸振器使用情况来看,控制频率主要集中在20 Hz以下。本文针对军用船舶声隐身的需求,在100 Hz范围内,以船用风机为例,讨论主系统和动力吸振器结构参数(频率、质量、刚度、阻尼)对动力吸振器减振性能的影响,针对梁长度与刚度的非线性关系,设计连续可变频动力吸振器,在此基础上进行理论与有限元探讨。研究表明,动力吸振器吸振性能主要取决于主系统与激励频率,当主系统与激振频率确定时,适当调节主辅参数值(质量、刚度、阻尼),可达到最佳减振效果。     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.