一种船舶运动和载荷响应的非线性预报方法

首先采用半解析的方法得到时域水动力系数,并给出一些数值计算时实用性的建议,然后计及瞬时湿表面变化引起的非线性恢复力和入射波力并在时间域内计算运动方程,最后对实船进行了运动和载荷预报,数值结果与模型试验数据对比表明,载荷非线性要比运动非线性明显;采用的计及非线性影响的预报方法是切实可行的。     

船舶在波浪中大幅度运动和载荷时域预报

切片理论具有其它方法无法比拟的优点,目前已成为船舶在波浪上运动和载荷计算和预报的一种常规的实用手段。本文基于扩展的切片理论,计入船体运动时湿表面的变化及其对船体流体动力性能的影响,在时域内计算了船舶在波浪中的运动和载荷,本文的研究对船舶设计阶段的耐波性能评估具有工程实用价值。     

船舶波浪载荷预报方法和模型试验研究综述

系统阐述船舶波浪载荷预报的二维、二维半、三维方法以及水弹性力学分析方法,详细分析了完全弹性模型以及分段弹性模型的试验技术,并给出了船舶波浪载荷预报方法和模型试验研究现状和发展趋势。作为一个自然的发展趋势,船舶水动力学的发展方向是从频域转向时域、从切片理论转向完全三维理论、从线性转向非线性以及从势流转向粘流。船舶波浪载荷模型试验目前广泛采用只模拟一阶垂向振动频率的均质梁来开展试验。     

船体非线性垂向波浪载荷的模型试验技术

介绍了船体波浪弯矩及切力的模型试验技术以及一些最新进展，最后提出了一些待解决的问题。     

波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响

横摇非线性阻尼通常是在静水中进行横摇衰减试验确定。本文通过在波浪水池中进行不规则波的船模横摇衰减试验，研究了波浪对非线性横摇阻尼的影响。研究发现波浪的存在使横摇阻尼线性部分减少，非线性部分增加；采用随机减量法得到非线性横摇阻尼时，门槛值不同所得到的阻尼也不相同，一般说来，门槛值越大，阻尼非线性成分增加，而线性成分减少。     

水深对船舶运动和波浪载荷的影响

本文利用简单Green函数法计算二维水动力，特切片法用于有限深水中船舶运动和波载的计算。对实船试算了迎浪航行时几种不同航速和水深的组合，计算结果（垂荡和纵摇响应、舯弯矩和钟前1／4船长处剪力）表明水深的显著影响。水深变浅，垂荡和纵摇响应峰值变小，弯矩和剪力变大，航速越大水深的影响越显著。     

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系,建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性,进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型,初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响,以及船舶操纵对波浪中船舶运动性能的影响。     

船舶在随浪中的运动与横甩预报

本文在水平的随船坐标系下,建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。进行船舶在波浪中的回转运动和Z形操纵运动模型试验,验证数学模型的正确性。通过不同波浪和航速条件下船舶Z形操纵运动的模拟计算,预报船舶在随浪中的横甩,预报结果与试验结果比较一致。     

船舶运动的极短期预报试验

利用自回归模型对船舶运动进行了预报试验研究。试验结果表明,对于直升机稳定平台补偿控制系统来说,由于只需要对船舶未来极短时间内的运动进行预报,所以基于自回归模型的预报方法能满足系统的实际要求,是一种简单、可行的方法。     

船舶阻力图谱计算与模型试验结果比较分析

对现有船舶阻力快速预报方法进行比较分析,给出适用于不同吨位下肥大型船舶的阻力计算方法。结合国内近年来建造的几艘不同吨位的新型肥大型船舶模型试验资料,将图谱计算结果与模型试验数据进行对比、分析,研究其中的规律,结果表明,对于较大吨位的中、高速船舶阻力,兰坡凯勒法在适用范围和精度上要优于艾亚法, 而较小吨位的中、低速船舶则采用艾亚法要适合一些。     

船舶横摇非线性运动最大值预报

横摇运动振幅渐近分布属于指数型分布，根据应用Markov过程理论得到的极值分布推导了最大值分布公式，同时提出了最大值预报方法。计算表明用此方法预报的最大值与实际统计的最大值非常接近，它比用线性理论预报的最大值误差要小，证明本文提出的最大值预报方法是可行的。     

水面舰船迎浪航行时大幅运动预报的切片算法

将预报船舶运动和波浪载荷的切片理论加以扩展，应用于有限深水中船舶迎浪航行时大幅纵向运动和波浪载荷的时域求解。预报结果体现出考虑了湿表面及化后引起的船舶运动和受力的非线性性质。本计算方法简便、实用，适用于船舶纵向大幅运动预报。     

船舶甲板上浪压力的模型试验

本文介绍一艘无舱盖集装箱船在恶劣海况中的反上浪压力试验结果，曾进行了顶浪、艏斜浪、横浪、艉斜浪和随浪等七个浪向的试验。试验结果表明：甲板上浪压力最大发生在顶浪，最大压力值近４倍的船吃水水柱高，甲板上浪次数最频繁的浪向是艏斜浪，为２６．５次／小时，横浪时上浪次数较少，而在艉斜浪和随浪状态则无甲板上浪。     

船舶和海洋工程中的非线性振动问题

本文综述了船舶与海洋工程中大量存在的非线性振动现象，并提出了今后应重点研究的一些问题。     

船舶参数激励非线性横摇运动方程

讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程。本文工作为研究倾覆机理奠定了基础。     

切片理论应用于双体船运动计算时的伪共振问题

用切片理论来计算双体船流体动力系数时，在一些离散的频率上出现了共振。本文采用在二维双体剖面之间的自由面条件中引进入工粘性的技术，既不违背双体之间存在自由面的物理事实，又能有效地克服上述伪共振现象。文中对双椭球体辐射问题的计算及其与三维源汇分布法结果的比较表明，改进后的切片法可有效地应用于双体船在波浪中的运动计算。     

船舶非线性参激横摇运动的作用

应用非线性振动理论中的摄动法,求出了描述参激横摇运动的非纡性方程的解,并分析解的稳定性。结果表明,参激横摇运动具有明显的非线性特征。     

基于非线性理论的船舶结构稳定性研究

本文以结构的线性分析为基础，对船舶结构的线性稳定性分析方法进行了改进。同时，采用基于特征值分析的线性稳定性分析方法得到了船舶结构的临界载荷，从该载荷值可以预测出实际结构临界载荷的上限并能较好地反映船舶结构线性性能对其稳定性的影响，据此得出船舶结构的失稳位形。在非线性稳定性分析中，采用NEWTON—ROPHSON方法及弧长法求解考虑非线性时船舶结构的临界载荷，并详细讨论了结构缺陷对稳定性的影响，提出考虑结构缺陷时船舶结构稳定性计算方法。通过不同类型的算例进行分析比较，总结出船舶结构边界条件、几何缺陷变化与船舶结构稳定性之间关系，验证了本文稳定性分析方法的正确性、有效性及对现役散货船船体结构的适用性。     

船舶非线性横摇运动数值模拟研究

非线性大角横摇运动是危害船舶安全的重要因素,也是船舶水动力学关注的热点及难点问题。文章采用CFD方法,对某型驱逐舰船模在不同波长规则波中横浪航行时的横摇运动进行了数值模拟。通过与水池实验比对,数值仿真得到的稳定横摇幅值与实验值的误差在10%左右。同时,数值模拟证实了非线性横摇的两种典型特征—“多值”及“跳跃”现象。数值模拟结果表明,CFD方法可作为研究船舶非线性横摇运动的有效手段。     

基于实船与模型试验的船舶操纵性相关性分析

操纵性相关性分析一直以来是受到国内外学者的关注,但是由于其复杂性,至今未能很好地解决.目前,模型试验的数据往往是直接预报到实船的操纵性能,这有可能导致很大的偏差,影响船舶的航行安全.本文针对育鲲轮,进行了实船试验与模型试验的相关性分析.首先进行了实船回转试验和z形试验,测试了该船的操纵性.通过试验数据分析获得了纵距、横距、战术直径、回转直径、超越角等操纵性特征参数,试验过程中也进行了船舶姿态,如纵、横摇以及主机功率的测试.通过实船回转试验发现,主机功率比直航时增大了大约15%,这给船舶设计提供了参考.然后,采用6m长左右的模型也进行了相同试验的测试,电机转速与实船主机转速相似,且一直保持不变.最后,分析比较了模型所测数据与实船数据,发现特征参数误差基本都在10%以内.说明模型长度、螺旋桨的模拟等模型试验方案基本可行.