码头系泊船舶系缆力及运动量数值模拟

数值模拟与物理模型试验和原型观测相比具有经济、快速的优点.基于静力平衡模型,开发了在风、流作用下系泊船舶系缆力和运动量的计算软件Qmoor.Qmoor根据船舶类型和吨位确定系泊船舶水下的迎流面积和水上的迎风面积,由经验公式计算风、流对码头前船舶的作用力.系缆力采用考虑缆绳非线性变形的Wilson公式计算,同时也考虑了护舷的变位与靠泊力之间的非线性关系,计算结果与物理模型试验结果吻合较好,与商业软件Optimoor计算结果也进行了比较,Qmoor计算更准确,功能更齐全.     

船闸输水过程闸室船舶系缆力数值模拟

文章基于“船舶—水流”耦合动力响应,建立了船闸闸室船舶纵向和横向受力方程及其运动控制方程。利用 FLUENT 软件,采用 RNG k-ε三维紊流模型,运用 VOF 法捕捉自由液面,阀门的开启过程及船舶运动利用动网格技术,船舶的运动控制及系缆力的并行计算程序采用用户自定义函数（UDF）进行编写。针对带格栅消能室的船闸集中输水系统,进行了灌水过程的闸室船舶系缆力数值模拟研究,通过与模型试验系缆力过程线的比较,证明了数值方法的正确性和有效性。数值研究了消能室内有无设置辅助消能工情形下的闸室船舶系缆力,并分析了辅助消能工的功能和效果。     

开敞式码头船舶系缆力数值分析

基于水动力计算软件Hydro-star和系泊分析软件Ariane,针对在风、浪、流作用下开敞式码头的系泊系统进行完整的准动态时域模拟,根据数值模拟分析求得开敞式码头系泊系统在多种工况下的系缆力,数值模拟分析结果与实际情况基本吻合,可为开敞式码头的设计提供参考.     

集装箱船舶系缆方式分析

正1手动绞缆机不足之处集装箱船舶往往在十几小时内就可以完成装卸作业,缆绳的松紧极其频繁。以往船舶通过手动绞缆机(即刹车片制动)调节缆绳松紧程度,无法自动调节缆绳,在完成系泊操作且外部条件没有变化的情况下,船舶始终保持绞缆机刹车制动力来平衡系泊外力。因此,手动绞缆机需要值班驾驶员关注艏艉系泊缆绳的受力情况,根据系泊状态人为调节缆绳松紧程度,以期安全系泊。     

船舶系缆力数值计算模型及缆绳配置研究

根据某工程新建码头实际情况,船舶停靠该码头时受工程水域风、浪、流等工况影响及系缆过程中使用系缆墩数量的不同,则对于不同等级船舶靠泊时所需缆绳数量、直径有差别。文中就靠泊船舶的系缆力及缆绳配置进行计算分析。     

不同侧支孔布置形式下的船舶系缆力数值模拟*

对于闸底长廊道侧支孔输水系统的水动力学研究,目前主要采用物理模型试验和现场原型观测方法,均需消耗大量的人力和物力;采用方便快捷且不受试验条件及尺度效应影响的数值计算方法的研究成果相对较少。通过闸室船舶系缆力数值模拟对不同侧支孔布置形式下输水系统水动力学特性进行系统性研究,总结分析其布置原则,可为船闸闸底长廊道侧支孔输水系统的设计和优化提供理论依据,并为类似工程提供借鉴,具有较重要的学术价值和实际意义。     

大型船舶机舱结构冲击响应的数值模拟

采用有限元法研究了某船机舱底部结构在冲载作用下的响应,论述了模型的建立,附连水质量及边界条件的处理等问题,分析了两种工况下的冲击响应。计算结果和模型实验结果吻合较好,文中所提出的改进措施已在设计、建造过程中得到采纳。     

船舶靠泊系缆的安全

系缆操作在船舶靠泊操纵中占有相当重要的地位,但不少船舶忽视了系泊期间系缆安全问题。现就船舶靠泊后系缆所存在的问题进行分析和探讨,并提出相关安全措施。     

港池内中长周期波浪作用下船舶系缆动力响应

针对港池内船舶装卸作业的安全与稳定问题,采用基于势流理论的面元法分析程序AQWA,分析得到船舶与码头结构耦合作用下的14 000 TEU集装箱船动力响应幅值算子。在此基础上,进一步采用码头泊位前的真实波浪条件,得到14 000 TEU集装箱船在设计系缆方式下的船舶运动量响应和缆绳受力响应。结果表明,14 000 TEU集装箱船横摇周期较大,与港池内存在的中长期波(12～18 s)不相匹配,不易引起船舶较大幅度的动力响应;计算分析结果与系泊物理模型试验所得到的结果相吻合,说明所采用的计算原理与分析模型较为可靠,具有较强的工程实际应用价值。     

波浪与系缆方式对系泊船舶响应的影响研究

系泊船舶响应的影响因素很多,且十分复杂。针对影响系泊船舶响应的主要因素（波浪和系缆方式）开展研究,通过船舶系泊物理模型试验,研究波浪条件及系缆方式对系泊船舶响应的影响规律,其中波浪条件包括不同的波向及波浪周期,系缆方式包括不同缆绳配置（有无缆尾索）和不同系缆布置方案。研究结果表明,45°斜向浪作用下系泊船舶的运动量和系缆力均明显小于横浪作用下的结果;试验波浪周期范围（T=3.5~6.0 s）内,系泊船舶的运动量和系缆力均随着波浪周期的增大而变大;从船舶系泊安全角度看,设置缆尾索是有利的;码头前后沿共同系缆布置可明显提高船舶系泊（非装卸作业时）的抗风浪流能力。     

船舶机舱通风数值模拟分析

利用CFD技术对某船舶机舱通风系统进行数值模拟,提出机舱气流组织改进措施.选取舱内典型截面进行分析,指出可以通过安装隔屏来消除舱内大漩涡,同时调节机械抽风口数量和位置,可使舱内气流组织得到改善;对舱内人员活动区域进行分析,表明活动区域环境速度、温度均符合设计要求,而且风机开度与舱内温度密切相关,根据舱内不同温度要求合理选择开度可节省资源.模拟结果证明CFD技术有利于机舱通风设计,为通风系统的改进提供了有力工具.     

船舶类型及吨位因素对船舶系缆力的影响

船舶因素对船舶系缆力的影响主要包括船舶吨级、船舶载量、船舶类型。通过模型试验研究船舶吨位、船舶装载量及船舶类型对船舶系缆力的影响。得到的船舶系缆力随上述因素变化的一般规律可供工程设计参考。     

船舶系缆力无线监测及预警系统设计

为实时准确地对缆绳受力状况作出反馈和预警以保障船舶、货物、人员财产及港口水域的安全,采用全桥应变片测量系船柱的应力变化值进而间接计算系缆力,应用无线数传技术将应变信号传输至计算机终端,并借助LabVIEW软件对采集和调制后的信号进行计算、分析、处理和显示,研制一套数字化的系缆力无线监测系统。     

对非恒定流下船舶系缆力分析

简述了对非恒定流下船舶系缆力的分析研究结果。     

某系缆墩遭受船舶撞击的有限元分析

船舶大型化、靠泊作业频繁、管理漏洞以及某些不可抗力因素造成异常靠泊事故时有发生。目前,码头在异常靠泊情况下的受力及位移特性尚不明确,损伤评估缺乏理论基础。上部结构损坏情况相对来说易于检测,难度较大的是桩基损坏情况的准确检测和评估。不同于施工过程的常规检测,应力波在高桩码头承台下方基桩中的传播规律十分复杂,很多情况下低应变对于检测结果的准确判定存在较大的困难。系缆墩在船舶碰撞时受到的动力荷载是复杂的动力非线性问题,近代非线性有限元技术为该问题提供了有效的工具。文中简述了该技术的基本原理,运用商用有限元软件对一艘60,000t的外轮和系缆墩的碰撞进行了模拟,计算结果与实测数据具有较好的一致性,可以满足一般的工程精度要求。结论可为基桩完整性评判提供参考依据。     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象,论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题;计算了整个船舶的模态,通过模态试验验证了有限元模型的可靠性;分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应;模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律.并将浮筏隔振系统和船体作为一体,研究整个船舶结构的冲击响应,所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值.     

船舶前缘阻力场的数值模拟分析

通过减轻船舶前缘阻力来提高船舶运输效率是提升水上运输竞争力的一种方式。本文分别对原始船模、底部断阶模型、引流后底部断阶模型、无断阶模型进行实验计算分析,研究在不同的几何参数下,前缘柱体新通道对船面产生的压力分布方式、切应力布局方式以及对阻力大小的影响,通过仿真实验研究确定最佳减阻参数。     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象。论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题；计算了整个船舶的模态。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性；分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应；模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律。并将浮筏隔振系统和船体作为一体，研究整个船舶结构的冲击响应，所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值。