不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性影响研究

为了评估目前国际上穿浪双体船航行控制系统常采用的控制面即不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性的影响,对某穿浪双体船进行不同附体阻力和耐波性模型试验研究。通过在穿浪双体船尾部安装水平尾板、垂直尾板或鳍,首部安装倒T型翼3种不同组合附体形式,进行静水阻力和规则波耐波性试验。试验结果表明:不同附体组合均可以不同程度减小船体阻力和船舶运动,其中垂直尾板与倒T型翼组合减阻效果最佳,鳍与倒T型翼减小船舶运动效果最明显。     

基于快速性和耐波性的倒V型船首改型设计

利用CFD数值模拟仿真计算,以减摇减阻为目的,在倒V形船艏的基础上进行船艏改型设计。利用商业软件FineMarine对原型和改型的静水阻力、波浪增阻、纵摇幅值、升沉幅值、波浪中的运动响应等进行数值计算,并对比计算结果,评价改型效果。计算结果表明,改型后静水阻力、规则波中的升沉和纵摇均有不同幅度的减小。     

基于三维辐射能量法的船舶波浪增阻计算分析

船体辐射运动是航行船舶波浪增阻的主要原因。文章基于频域势流理论推导出三维有航速船体辐射能量的具体表达式,其中流体运动速度势的计算采用了移动脉动源格林函数法,进一步根据获得的船体水动力系数和运动计算出航行船舶辐射运动引起的波阻增加,并与基于切片理论的现有方法进行了比较。对Wigley III、S175集装箱船及某型油船三类不同船型在不同航行工况下的波阻增加进行了详细的计算分析。研究表明三维辐射能量法相较于基于切片理论的方法具有更好的准确性和适用性,为船舶波阻增加的预报提供了快速有效的手段。     

气垫船三维耐波性分析

文章将气垫船耐波性分析理论从二维发展为三维,在Matlab平台上编制相应计算程序,所得计算结果同原有二维分析结果对比,对气垫船固有特性描述更为明确,计算结果令人满意。在此基础上,对某艇三维耐波性响应进行了分析,计算结果显示在艇固有频率处,升沉、纵摇和横摇响应互相耦合,使艇处于危险工况。该结果可供工程设计和驾驶者参考,具有一定的实际应用价值。     

工程独立坐标系的建立及与国家坐标的转换

从工程实例出发论述了几个主要技术问题:为什么要建立工程独立坐标系,工程1/40 000投影变形要求所对应的投影高差限度或横坐标限度,归算高程面低于施测高程面时的南差负投影变形与高斯平面正投影变形的联合影响,以测区平均高程面或平均经度建立工程独立坐标系的坐标改算,工程独立坐标系的建立方法,工程独立坐标系与国家坐标的换算,多个工程独立坐标系的连接.     

舰船电力电子的耐波性仿真系统设计

目前,电力电子技术在舰船动力驱动和航行等方面的应用越来越广泛。然而,海洋情况复杂多变,风浪常造成舰船产生摇、荡等行为,耐波性作为衡量舰船稳定性及安全性的重要标准之一,受到越来越多的关注和研究。舰船电力电子系统作为舰船重要的子系统之一,其耐波性能深刻影响着整个系统的耐波性和工作效率。针对这一问题,本文详细分析耐波性的理论进展及其仿真原理,在利用谱密度函数进行分析的基础上,构建一种适用于舰船电力电子的耐波性仿真系统。     

WGS-84坐标与北京坐标系之间的坐标转换计算

文章提出了WGS-84坐标系与北京坐标系之间的坐标转换简化公式，并以算例进行了校核。它简单实用，可以供制图作业人员和航海人员实际应用计算。     

A unified seakeeping and maneuvering analysis of ships in regular waves

The behavior of a ship in regular waves during maneuvering was studied by using a two-time scale model. The maneuvering analysis was based on Söding’s (Schiffstechnik 1982; 29:3–29) nonlinear slender-body theory generalized to account for heel. Forces and moments due to rudder, propeller, and viscous cross-flow follow from the state-of-the-art procedures. The developed unified theory of seakeeping and maneuvering was verified and validated for calm water by comparing it with experimental and calculated zigzag and circle maneuvers. Linear wave-induced motions and loads were determined by generalizing the Salvesen-Tuck-Faltinsen (Trans SNAME 1970; 78:250–287) strip theory. The mean second-order wave loads in incident regular deep water waves in oblique sea conditions were estimated by the potential flow theories of Faltinsen et al. (Proc 13th Symp Naval Hydrody 1980), Salvesen (Proc Intl Symp Dynam Mar Vehicl Struct Wave 1974), and Loukakis and Sclavounos (J Ship Res 1978; 22:1–19). The considered theories cover the whole range of important wavelengths. Comparisons between the different mean second-order wave load theories and available experimental data were carried out for different ship hull forms when the ship was advancing forward on a straight course. The mentioned methods have been incorporated into the maneuvering model. Their applicability from the perspective of the maneuvering ability of the selected types of ships was investigated in given wave environments. The wave conditions are valid for realistic maneuvering cases in open coastal areas. It was demonstrated that the incident waves may have an important influence on the maneuvering behavior of a ship. The added resistance, mean second-order transverse force, and yaw moment also play important roles.     

基于HydroSTAR的水翼五体船耐波性优化研究

为改善五体船在空载及小摇荡时的耐波性,论文通过在五体船主船体和片体之间加装水翼构造水翼五体船,在此基础上借助耐波性通用软件HydroSTAR对不同水翼攻角水翼五体船及原五体船耐波性计算,并对相关耐波性指标进行对比分析,以此研究水翼五体船的攻角优化问题。通过对比研究发现,水翼五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值明显低于五体船,且在低频波段NACA4415翼型水翼五体船最优攻角在10°左右。     

基于HydroSTAR的水翼五体船耐波性优化研究

为改善五体船在空载及小摇荡时的耐波性,论文通过在五体船主船体和片体之间加装水翼构造水翼五体船,在此基础上借助耐波性通用软件HydroSTAR对不同水翼攻角水翼五体船及原五体船耐波性计算,并对相关耐波性指标进行对比分析,以此研究水翼五体船的攻角优化问题.通过对比研究发现,水翼五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值明显低于五体船,且在低频波段NACA4415翼型水翼五体船最优攻角在10°左右.     

小水线面双体船支柱斜度对其耐波性能影响分析

基于三维势流理论,本文研究了不同支柱倾斜角度的小水线面双体船在设计航速下的耐波性能。将规则波中的运动响应幅值函数与海浪谱结合得到运动统计有义值。对比不同支柱倾斜角度的频率响应曲线,发现在相同海况条件下随着支柱倾斜角度增加,垂荡和纵摇峰值降低。结果表明,通过倾斜支柱可增加船舶运动的附加质量和阻尼,削弱频率响应曲线共振峰。     

首压浪条对高速排水型艇航行性能的影响

快艇在高速航行时会产生剧烈的艏部兴波和干舷淹湿问题,通常需要采用适当的压浪措施来控制这些不利因素。为进一步研究干舷压浪技术在高速艇上的应用效果并与船艏压浪技术进行对比,基于某一细长高速穿浪船,对比这2种压浪技术对船体兴波、淹湿、运动、稳性和高速下横倾回复力矩的影响。船体淹湿、阻力和船体运动通过求解URANS方程和使用动网格技术获得,高速下的横倾回复力矩也通过求解URANS方程获得。计算结果表明,2种压浪技术均能有效控制船体淹湿,但干舷压浪设计能在船长范围内控制船体淹湿并具有更好的初稳性,在高速下也有更大的横倾回复力矩。自航模试验也验证了压浪干舷的可行性和良好性能。     

Evaluation of added resistance in regular incident waves by computational fluid dynamics motion simulation using an overlapping grid system

A computational fluid dynamics simulation method called WISDAM-X was developed to evaluate the added resistance of ships in waves. The Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equation was solved by the finite-volume method and a MAC-type solution algorithm. An overlapping grid system was employed to implement rigorous wave generation, the interactions of ships with incident waves, and the resultant ship motions. The motion of the ship is simultaneously solved by combining the solution of the motion of the ship with the solution of the flow about the ship. The free surface is captured by treatment by the density-function method. The accuracy of WISDAM-X is examined by a comparison with experimental data from a container carrier hull form, and shows a fairly good agreement with respect to ship motion and added resistance. Simulations were also conducted for a bow-form series of a medium-speed tanker to examine the effectiveness of the WISDAM-X method as a design tool for a hull form with a smaller resistance in waves. It was confirmed that the WISDAM-X method can evaluate the added resistance with sufficient relative accuracy and can be used as a design tool for ships.     

沉管管节浮运过程中波浪附加阻力的水动力学分析

波浪引起的附加阻力是管节海上浮运过程中总阻力的重要组成.采用基于势流理论的水动力学软件AQWA计算了管节浮运过程中的波浪附加阻力.通过建立管节及附属结构的三维有限元模型,确定管节的几何、物理性质,建立湿表面模型进行水动力学分析.对影响附加阻力的各因素,包括水深、航速、波浪谱及波浪要素等,进行了参数敏感性分析.计算结果表明,采用P-M谱的计算值较采用JONSWAP谱有所不同,附加阻力随水深增加而减小,阻力值与波浪周期及波浪入射角均有一定的关系,与波浪高度的平方成正比,且与拖航速度成正比.     

沉管管节浮运过程中波浪附加阻力的水动力学分析

波浪引起的附加阻力是管节海上浮运过程中总阻力的重要组成。采用基于势流理论的水动力学软件AQWA计算了管节浮运过程中的波浪附加阻力。通过建立管节及附属结构的三维有限元模型,确定管节的几何、物理性质,建立湿表 面模型进行水动力学分析。对影响附加阻力的各因素,包括水深、航速、波浪谱及波浪要素等,进行了参数敏感性分析。计算结果表明,采用P-M谱的计算值较采用JONSWAP谱有所不同,附加阻力随水深增加而减小,阻力值与波浪周期及波浪入射角均有一定的关系,与波浪高度的平方成正比,且与拖航速度成正比。     

耐波性试验数据的NARMAX理论分析

采用耐波性模型试验测量的波高时历作为系统的输入,应用NARMAX模型理论对某船的纵摇和垂荡时历进行了辨识和预报.结果表明,理论分析预报得到的纵摇和垂荡时历曲线和试验测试数据时历曲线吻合度较好,只在某些峰值处有出入;当考虑到纵摇和垂荡之间的耦合关系,并在预报二者之一时,将另外一个时历也作为输入,则预报结果比较理想.NARMAX模型系统识别理论用之于船舶耐波性试验数据分析,还有待于进一步考察.     

小水线面双体船支柱斜度对其耐波性能影响分析

基于三维势流理论,本文研究了不同支柱倾斜角度的小水线面双体船在设计航速下的耐波性能。将规则波中的运动响应幅值函数与海浪谱结合得到运动统计有义值。对比不同支柱倾斜角度的频率响应曲线,发现在相同海况条件下随着支柱倾斜角度增加,垂荡和纵摇峰值降低。结果表明,通过倾斜支柱可增加船舶运动的附加质量和阻尼,削弱频率响应曲线共振峰。     

尾部斜升角对高速穿浪双体船的性能影响

探讨片体尾部横向斜升角的变化对高速穿浪双体船的阻力与适航性的影响，通过对阻力与适航性的船模试验结果分析，总结高速穿浪双体船的片体尾部斜升角的选择思路。     

船模耐波性试验测量信号分析中的FFT-FS频谱细化技术研究

近年来,随着海洋运输行业的发展,对船舶制造和设计提出了越来越高的要求。船模耐波性试验为船舶性能验证提供了数据支持。频谱细化技术通过增强频谱分辨能力来提高信号分析的效率和精确度,是信号分析的一种常用手段。本文分析船模耐波性的影响因素,在此基础上建立船模运动方程,并提出基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析算法,满足信号分析对精确度的要求。