空气可压缩性对船舶破舱进水的影响

在船舶破舱进水过程中,船舱内外流体动力行为非常复杂。本文采用CFD方法研究了考虑空气可压缩性影响情况下的船舶破舱进水动力学问题。研究中建立了基于求解RANS方程的船舶破舱进水计算模型,对姿态固定的破损箱型驳船进水过程进行时域模拟。将数值模拟结果与模型试验结果进行比较,验证了本研究所采用的计算模型的有效性。对数值模拟结果进行分析,如舱内水位变化情况、水体流经破口及在舱内蔓延现象及空气可压缩性对船舶破舱进水过程的影响。     

波浪中破损船舶的运动响应研究

波浪中破损船舶的运动会同时受到波浪激励和进出水的影响,而船体运动也会影响进出水过程,二者的相互影响机理十分复杂.本文重点研究波浪中破舱进出水对船舶运动响应的影响,文中首先基于势流理论建立了考虑破舱进出水的4DOF(横荡-垂荡-横摇-纵摇)相互耦合时域预报方法,在计算中假设舱内的液面水平,利用修正的伯努利方程模拟破舱进/出水,利用Ikeda's经验公式修正阻尼系数.然后以一艘ITTC破损稳性标模为例,研究了波浪中考虑破舱进出水的数学模型以及破舱进出水对运动响应的影响,并研究了不同自由度、破舱口位置对运动响应的影响.研究表明,本文基于势流理论建立的时域预报方法可以定量的预报破损船舶的运动响应.     

基于CFD的船舶破舱进水流量系数研究

在船舶安全性研究过程中船舶破舱进水始终是重点关注的危险事件之一。本文通过建立船舶舱室底部破损的简化模型并使用流体力学计算软件Fluent,采用VOF法进行仿真计算。通过检测进水量得出基于瞬态的船舶破舱进水流量系数,并比较在底部破损口的情况下,不同破损大小、形状及破口所处水深对进水流量系数的影响,为船舶破舱事件中可以更加快速准确地评估船舶破损状况并选择合理救援救助方案提供参考。     

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.     

考虑波浪作用影响的船舶破舱进水横摇时域分析

进行了船舶在横向规则波中舱室破损进水的二维时域模拟,采用准静态法,认为所有进水液面为水平,进水过程考虑破口内外液面变化,应用简化的水动力模型(伯努利方程)计算进水体积及进水倾斜力矩.考虑波浪静水压力作用,研究横向规则波频率、波高、破口位置对船舶破舱进水横摇运动时历影响.     

基于遗传算法的舰船破舱浮态调整措施优化研究

为使海上受损舰船得到良好的扶正效果,对若干压载水舱注入水或排出水,使舰船具有良好的浮态与稳性,这对于提高舰船的安全性和战斗力具有极其重要的意义。本文根据海上舰船的实际破损情况,研究了基于遗传算法(GA)的破损进水舰船的优化扶正措施方案的计算方法;采用符号编码的方式,在GA算法中,通过在进化的不同阶段,设置自适应的交叉及变异概率,提高进化速度,便于找到全局最优解,并编程实现,结果表明遗传算法对于舰船破舱进水的扶正优化是有效的。通过对实船破舱扶正措施的优化并与传统方法的优化结果对比,证明了用GA优化破损舰船扶正措施的先进性和工程实用性。     

客船概率论破舱稳性计算简化研究

本文对某型国内建造的极地探险邮轮概率论破舱稳性计算进行了简化研究,利用稳性计算软件NAPA进行了概率论破舱稳性计算。对分区,A级舱壁和横贯进水简化前后生成的破损工况数量和计算时间进行了比较。并对A级舱壁和横贯进水同时存在复杂情况时进行了探讨。结果表明简化分区,A级舱壁和横贯进水可以大大减少生成的破损工况数量和计算时间。A级舱壁和横贯进水同时存在时需要考虑两种不同的发生顺序。     

横风横浪中破损船舶瘫船稳性倾覆概率研究

为了评估船首破损以后的倾覆概率,基于完整船舶瘫船稳性研究,尝试将破损船舶时域进水过程和倾覆概率计算结合。用Monte Carlo方法数值模拟某船破损以后的倾覆概率,采用四阶Runge-kutta方法求解横摇运动方程,研究不同载况下的倾覆概率和稳性高度变化。计算结果表明:相比完整船舶,破损船舶的短期和长期倾覆概率都增大;而在进水过程中,破损船舶的倾覆概率先减小后增大,到进水终了时刻达到最大。研究成果可望为破损船舶瘫船状态下的倾覆机理和波浪中破舱稳性衡准的制定提供技术支持。     

波浪中破损船舶运动的时域预报

波浪中破损船舶的运动会同时受到波浪激励和进出水的影响,而船体运动也会影响进出水过程,二者相互影响。因此,准确地评估波浪中考虑破舱进出水影响的破损船体运动是十分复杂的。论文提出采用一种基于势流理论的方法进行波浪中破损船体运动的预报,该方法假设舱内的液面水平,利用修正的伯努利方程模拟破舱进/出水,利用Ikeda`s经验公式修正阻尼系数,采用4DOF(横荡-垂荡-横摇-纵摇)相互耦合的时域方法评估波浪中破损船体的运动。文中以一艘ITTC破损稳性标模为例,研究了规则波中破损船体的运动响应;通过计算结果和模型试验的对比,验证了论文采用方法的有效性,并研究了破舱口位置对运动响应的影响。研究表明,论文采用的数值模拟方法结合合理的横摇阻尼模型,可以定量地评估破损船舶在波浪中的运动。     

破损进水舰船非线性横摇运动的实验研究

通过设计破损舰船非线性横摇运动实验,对不同状态下的船模进行定频率变波高和定波高变频率的横摇激振试验,探讨舰船横摇运动的水动力特性随横摇频率和横摇幅角变化规律,分析Ⅱ类和Ⅲ类进水舱对破损舰船横摇运动的水动力特性的影响。运用混沌信号识别技术分析破损舰船进水后横摇运动的混沌特性,验证数值仿真的结果,预报破损舰船在规则波中的横摇运动的幅频响应和相频响应。     

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.     

波浪中船舶破损进水模拟研究

针对波浪中船舶破损之后舱室进水情况,介绍一种进水模拟方法。对波浪作简化后,以Bernoulli方程为基础,讨论了一维进水和二维进水情况,并在时间域内对其作了比较。     

破损舰船进坞过程虚拟仿真研究

利用虚拟现实技术,根据破损舰船状态信息建立三维模型,在进行浮态稳性调整后,生成船坞布墩方案,并采用虚拟仿真软件实现破损舰船虚拟进坞过程,为部队和船厂在战时快速、科学地制定安全可靠的进坞修理方案提供技术支持,对战时破损舰船的进坞修理提供了训练平台,解决了破损舰船进坞修理的快速性和安全性问题。     

海军舰艇编队雷达系统EMC预测分析仿真研究

针对未来海军舰艇编队作战复杂电磁环境,从系统工程的角度人手,建立编队雷达系统间EMC预测分析模型,并构建仿真软件验证了模型的有效性,能为实施舰艇编队频谱管理提供技术依据.     

Time domain modeling and simulation of warship flooding process based on counter-flooding activities北大核心CSCD

[目的]实战损伤条件下,舰艇进水是舱室进水漫延与舰员抗沉行为相对抗的过程。现有的不沉性理论无法客观、全面评估抗沉干预对战损舰艇进水过程的影响,缺少从全时域的角度对战损舰艇进水过程开展预测的手段。[方法]首先,分析抗沉干预下舰艇破损进水的耦合关系,构建进水过程时域模型,进而给出数值求解算法;其次,结合案例分析抗沉干预要素对不沉性的影响,并开发可视化、交互式的仿真系统。[结果]通过仿真系统实现了进水过程与多种抗沉干预方式的综合评估,是对现有不沉性理论的有效补充。[结论]该成果不仅可帮助设计人员掌握抗沉设计方案对干预进水过程的有效性,指导舰艇抗沉能力的设计;还可应用于抗沉指挥决策的态势预报,具有较高的军事应用价值。     

On the time for the abandonment of flooded passenger ships due to collision damages

The time dependency of the survivability of passenger ships in flooding accidents leading to ship’s loss is shown to be confined within short times after the flooding initiation. RoRo ferry and cruise type ships demonstrate similar behaviour, though vessel types differ with respect to the subdivision and the flooding process. The presented research is based on numerical simulations of the flooding of two sample passenger ships in collision damages and the estimation of the probability to capsize. The systematic fast character of capsize events is shown to be primarily a consequence of the extent of hull breaches. The IMO regulatory concept for orderly abandonment of damaged passenger ships, in addition to the safe return to port regulatory provisions, are discussed in view of the present results. The timely onboard damage identification by ship’s master and the enhancement of the SOLAS survivability requirements for passenger ships appear to be the most effective operational and design measures leading to improved survivability of the ship and to enhanced safety of people onboard.     

一种新型消磁电源系统的模拟研究

舰船磁场的存在威胁其生存,为了提高舰船的隐身性能,必须对其进行消磁。作为消磁系统核心的消磁电源功率非常高,操作必须十分小心谨慎,否则可能带来重大损失。利用模拟系统来培训消磁电源操作人员比较方便,而且可以大大降低培训成本。论文介绍了一种新型消磁电源模拟系统的设计。     

基于规范载荷的舰船设计海况等级确定方法

针对军用规范载荷难以给出舰船设计海况等级的问题,本文通过三维时域非线性水弹性理论分析了舰船在典型航速、不同海况下的波浪载荷极值与规范载荷之间的对应关系,进而提出了一种明确舰船设计海况等级的方法。以某型舰船为例,基于该方法确定了该型舰船的设计海况等级。研究成果表明：该方法可有效明确舰船规范载荷对应下的设计海况等级,在一定程度上为舰船的安全使用提供参考。     

舰船舷侧防爆结构在内部爆炸作用下破裂的数值模拟

文章通过应用MSC.Dytran中的多欧拉一拉格朗日耦合方法,对反舰武器战斗部进入舷侧防爆结构内部爆炸作用下其变形和破坏的情况进行数值模拟研究.用多欧拉域模拟结构内外空气中爆炸冲击波传播情况.用快速一般耦合方法计算结构和流体的耦合作用.模拟结果显示:在冲击波作用下,防护结构外层舱室变形、失效后破裂,冲击波通过破口流入内层舱室.由于文中考虑了结构破坏与爆炸冲击波的相互作用,使得数值模拟方法和结果更符合实际.通过对爆炸冲击波动能与结构吸能的研究发现,除了结构的直接吸收削弱了冲击波的动能以外,通过破孔和舱壁上预开的孔泻掉的能量相当于结构总吸能的46.7%.因此在舰船舷侧防护结构设计时考虑内舱壁的适当开孔并减小强度是有益和必要的.