基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

消声瓦几何生成的测地线法

利用艇体外形曲面型值点阵,构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数,再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解,生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线,用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对上述消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨,并利用M ATLAB语言进行了编程计算和图形输出。     

利用测地线生成消声瓦几何边线的方法研究

利用潜艇外形曲面型值点阵构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数，再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解，生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线，用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对以上消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨，并利用MATLAB编程作为计算内核和图形输出，进行了初步实现和验证。     

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.     

用源分布方法求解浅水中二维任意剖面在自由表面上垂荡的附加质量和阻尼系数

用源分布方法求解了二维任意剖面在浅水中垂向振荡问题，计算了系列60方型系数0.7船型剖面在不同水深吃水比情况下的垂荡水动力系数，讨论了水深对水动力系数的影响，并与Frank无限水深的结果作了比较。研究结果表明，水深对二维船型剖面水动力系数具有较大的影响。这种影响在水深吃水比小于5.0时已相当明显，当水深吃水比小于2.0时将变得显著。另外，水深对水动力系数的影响与振荡频率有关，并且在低频处更为明显。     

时域有限水深格林函数及其导数的数值计算

精确快速地求取有限水深格林函数及它的导数是应用时域法求解有限水深水动力学问题的关键.通过对有限水深格林函数在不同区域渐近特性的分析,给出了使用多维Chebyshev多项式和渐近展开式快速近似计算有限水深格林函数及它的导数的方法.近似方法与直接积分方法的比较表明近似方法的计算工作量大幅减少,可以给出足够精度的计算结果.     

KYD水库底孔泄洪洞平底渐扩式消力池优化试验

通过新疆青河县KYD水库底孔泄洪洞平底渐扩式消力池设计方案的试验,发现消力池池深、池长、边墙高远不能满足安全泄流要求。优化方案试验结果表明,对于渐扩角1.37°的渐扩式消力池按等宽度矩形消力池估算时池长基本满足要求,但是池深估算误差较大。联立溢洪道设计规范中的渐扩式消力池共轭水深计算公式和渐扩式消力池池深经验公式可较准确地计算池深。为了减小跃后水流剧烈脉动,降低跃后水深,采用了悬栅式消能工。试验结果表明,水跃淹没度增大,悬栅起到了破碎栅条上部水跃剧烈回旋运动引起的表面漩滚,消力池内水深降低,最大水深减小1.0 m,陡坡段和消力内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前。     

用源分布方法求解浅水中二维任意剖面在自由表面上垂荡的附加质量和阻尼系

用源分布方法求解了二维任意剖碳浅水中垂向振荡问题，计算了系列６０方型系数０．７船型剖面在不同水深吃水比情况下的垂荡水动力系数，讨论了水深对水动力系数的影响，并与Ｆｒａｎｋ无限水深的结果作了比较。结果表明，水深对二维船同水动力系数具有较大的影响。这种影响在水深吃水比小于５．０时已相当明显，当水深吃水比小于２．０时交是显著。另外，水深对水动力系数的影响与振荡频率有关，并且在低频处更为明显。     

NURBS曲面与隐式曲面求交的计算机实现及应用

阐述了参数曲面与隐式曲面求交的算法原理，给出计算机实现方法及交点可能的分布示意图，将其应用于基于NURBS的船体曲面与任意平面的求交中，并针对船体曲面的特点指出应用过程中应注意的问题。     

电子海图中航线设计与监视的实时仿真方法

提出了基于国际标准格式(S-57)电子海图平台的航行安全实时仿真方法,主要研究了航线设计和航路监视方法.将指示克里格法应用于航线设计的研究,对海底地形曲面进行拟合并求取任意位置水深值,对离散的条件分布函数进行顺序矫正,保证了阈值区间的合理性.采用人机交互的方式根据船舶的航行信息和海图信息对计划航线进行修正,实现了计划航线可行性的自动判别,改进了航路监视的判定算法,并采用船舶形成碰撞紧迫局面时间(TCQA)和船舶形成碰撞紧迫局面距离模型来判断本船与目标船之间的紧迫局面及碰撞风险,从而有效地监控并提示避碰危险.经航海模拟器验证,该方法准确可靠.     

港口工程水深测量中的不规则区域、任意方向、不等尺度网格法追踪等深线研究

规则网格法是计算机绘制等值线的常用方法之一。在港口工程水深测量中,由于水深处理的特殊要求,可能会遇到常规的绘制等值线方法难以解决的问题,如等深线向浅水方向拓展、制图区域的不规则性、水深网格方向的任意性以及网格的不等尺度性。文章提出了浅点相近算法,从而解决了网格法追踪等深线的多义性及向浅水区拓展等问题;为了解决制图区域的不规则性,采用了虚节点标识、双向追踪等措施;为了解决水深网格的任意方向与不等尺度性,提出了采用基于旋转变换和比例变换的方法。理论分析和实际应用证明,文章所提方法在解决等深线的多义性、不规则边界、任意方向、不等尺度等问题上是有效的,能满足港口工程水深测量中等深线绘制的需要。     

浅水中OSV锚泊定位分析研究

本文采用数值计算方法对浅水中海洋平台支持船(OSV)的锚泊定位性能开展研究.首先,基于三维频域势流理论,对一艘OSV不同水深的水动力性能开展分析,计算了水动力系数、运动幅值响应算子、一阶波浪力和二阶波浪力.由于浅水中非线性效应显著,本文采用中场公式计算了该OSV全二阶波浪力传递函数(Full Quadratic Transfer Function,简称全QTF).然后,本文对不同水深下锚泊系统的水平刚度开展了分析,计算了不同水深下锚泊系统的水平刚度,研究了水深对锚泊系统水平刚度的影响.最后,采用准动态方法对不同水深下的OSV和锚泊系统开展时域分析,研究了水深对船体运动性能和锚索张力的影响.     

基于自适应多分辨率曲面的多波束滤波方法研究

针对常规固定分辨率曲面滤波精度不足的问题,提出一种基于自适应多分辨率曲面的多波束滤波方法.在地形变化较大的陡坎和细小目标突起物等测量环境下,多分辨率曲面根据地形坡度变化,对有特征地形或地物的局部区域,自动增强多波束水深曲面的分辨率,从而得到更精确的水底表面模型.基于该表面模型可进行自动滤波,从而保留更加完整的水下地形特...     

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.     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

基于NURBS表达的精确自由液面修正

提出了基于三维NURBS表达的精确自由液面修正方法。对船体曲面和甲板进行NURBS表达后,通过对任意倾斜液面下的舱容及容积心的计算以及给定舱室装载量条件下舱室内液体液面的确定,可计算出任意倾斜状态下液体自由流动后产生的倾斜力矩,从而得到精确的静稳性臂修正值。通过对不同舱型的舱室在不同装载量和不同浮态下的倾斜力矩的计算和比较分析,总结规范计算结果和精确解之间存在误差的原因,分析了误差随舱型、装载量和浮态变化的规律。该方法表明了采用精确自由液面倾斜力矩计算的必要性和工程应用价值,并给出在船体设计中如何根据实际情况进行精确自由液面修正的建议。     

不对称流动对航道中航行船舶的影响

本文利用能够处理不对称自由面流动的改进的Dawson's方法来研究当船偏离航道航行时航道岸壁及水深对船舶所受的水动力的影响.计算结果与模型试验进行了比较,结果表明当航道水深不是很浅时,本文提出的方法和计算程序可以给出比较满意的结果,同时还可以发现当船舶偏离中心航道航行时,船两侧湿表面压力以及水面变化也是不对称的,水深以及岸边距离都能影响船体所受水动力及船波.     

借助Surfer软件进行水下地形演变监测分析

长江干线航道水下地形复杂多变,冲刷和回淤幅度此起彼伏,本文简要叙述利用水深测量数据对长江南京以下12.5米深水航道水下地形演变监测分析的方法,及制定航道水深监测周期的意义,着重介绍Surfer曲面测绘软件的等高线图示法、三维图示法和断面图示法及其应用。     

基于NURBS的船体曲面重构

面向船舶CAD、静力学计算、CAM和CFD等应用,文章以建立一个具有工程应用价值的船体曲面重构系统为宗旨,采用一种改进的蒙皮法,求解船体曲面造型的NURBS曲线、曲面的反算问题.其中,利用广义站改进了船体曲面的首尾控制网格;利用节点删除优化了相容性处理后的节点数目,为船体曲面的计算机重构提供了一种良好的方案.这对船体曲面面元的自动划分,CAM船体表面板格划分和CFD结构化计算网格的生成有着重要意义.     

白杨河水库溢洪道急流收缩段优化模型试验研究

白杨河水库溢洪道模型试验,结果表明原设计方案溢流堰泄流能力不满足设计要求,在急流收缩段形成了严重的冲击波,水流折冲形成水翅超出边墙,收缩段边墙高度不满足安全泄流要求。通过系列试验对设计方案进行修改优化,提出了增加WES堰泄流净宽度和收缩段长度,同时在收缩段设置一小于溢洪道底板坡度的正坡对称多边形孔板消除急流收缩段冲击波的优化方案。优化方案的试验结果表明,溢洪道泄流能力满足泄流要求,急流收缩段内泄洪流态明显改善,折冲水流产生的水翅消除,收缩段水深低于各段泄槽边墙高度,满足安全泄流要求。