基于三维设计数据的船舶湿面积计算

为提高船舶湿面积的计算精度,提出一种基于三维设计数据的湿面积船舶计算方法。首先通过CGAL几何算法库中的切片模块按肋位切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面的型值数据;然后根据船舶工程中常用的平均板厚模拟船壳厚度,提出“型值等距平移法”进行等距偏移,得到各横剖面处的外板数据;再通过水线面和外板数据求交得到水下部分横剖面,最后利用纵向积分计算出船体湿面积。以散货船“SHANDONG REN HE”为例进行了实例计算。结果表明,和装载手册值相比,本文算法的最大误差为0.0422%。相比传统计算方法,提高了船舶湿面积的计算精度,适用于任意浮态,且实时性较好,具有一定的工程应用价值。     

复合材料船体纵向极限强度可靠性分析

把船体甲板或船底板结构视为是一系列加筋板单元的组合，然后利用复合材料梁柱理论计算船体加筋板单元构件的极限承载能力，最后用Smith法计算复合材料船体的极限承载能力。由于复合材料船体纵向极限强度的极限状态方程不能简单地用船体各参数显式表达，故将近年发展起来的响应面法与JC法相结合，对复合材料船体纵向极限强度进行了可靠性分析。并讨论了影响船体纵向极限强度可靠性各变量的敏感性。     

低干舷隐身船波浪中纵向运动的模型试验及理论研究

低干舷隐身船由于采用低于舷和内倾设计,容易引起甲板上浪和非线性水动力,因而其耐波性能与传统直壁船型差别较大.文中通过模型试验和理论计算的方法,对低干舷隐身船在顶浪时规则波和不规则波中的纵向运动响应开展了研究.理论方法包括S.T.F.线性切片法和非线性时域方法,并且在时域计算中考虑了船体湿表面变化和甲板上浪对纵向运动的影响.研究表明,隐身船在波浪中的纵向运动存在明显的非线性现象,船舷内倾是导致船体纵向运动非线性的主要因素,采用非线性时域方法可以较好地预报低干舷隐身船型在波浪中的纵向运动.     

五体船纵向运动预报的一种工程算法及其在前侧体位置优化中的应用

将一种现有的工程算法引入五体船纵向运动预报,该方法基于STF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.计算结果和试验数据在多个航速和波浪工况下符合良好.采用这种方法实现了前侧体的位置优化.     

船舶纵向下水运动计算新的应用方法

船舶纵向下水是一种被广泛采用的传统下水方法。纵向下水关注艏艉跌落的发生和艏支架最大压力。根据船舶三维设计的发展趋势,在传统纵向下水的基础上,本文提出了一种改进的下水计算方法。下水过程中涉及的船体瞬时湿表面积、排水体积、浮心位置和浮力矩等物理量采用基于NURBS船体曲面的精确计算方法进行计算,给出了下水过程中船舶移动速度和加速度与下水行程之间关系的计算公式,实际开发了MatLab下水计算程序。在此基础上,对一艘3,100箱集装箱船具体开展了下水计算,结果表明,艏艉跌落并未发生,支架最大压力在合理的安全范围以内。此外,计算得到的湿表面积和排水体积与商用软件的计算结果符合一致。     

解非线性船波问题的一个数值计算方法

本文提出了一种计算完全非线性三维船渡问题的数值计算方法。速度势用考虑了波动的自由面影响的船体湿表面和局部真实的自由面上的简单源(1/r)分布表示,并采用精确的自由面条件。求解过程是一个迭代过程,计算结果与试验值作了比较,吻合较好.     

球鼻艏商船的湿表面积近似式

计算船体水阻力与水下船体油漆面积时,都要用到湿表面积计算公式,而且多按经验公式计算,其优点是简便快捷,因此为广大造船工作者所欢迎。最常用的湿表面积计算的经验公式有: Mumford-Denny式: Taylor 式: Olsen 式: von Lammeren 式: 但是,以上这些公式的计算结果,已不适用于有球艏的船型,与按高度分割的围长沿不同水线长积分计算的精确结果比较,误差约有2～5％,见下表所示,因此有必要寻求误差更小的经验公式。     

船体湿表面脉动压力预报的三维非线性方法

本文给出了一种预报船体湿表面脉动压力响应的三维非线性时历模拟方法.计及瞬时物面变化引起的各种非线性因素,在时域内建立船体非线性运动方程.在每一时刻,认为船体以其瞬时平均湿表面为平衡位置做简谐振荡运动,利用三维线性频域解来简化运算.在此基础上,进一步将绕射和辐射问题在静平衡位置求解,仅考虑占主导地位的入射波和静恢复力变化的非线性,作为一种兼顾工程需要的计算精度和计算效率的简化方法.以此方法为基础编制了计算机程序,对实船进行了计算,并与模型试验进行了对比.分析比较表明,该方法能够给出令人满意的船体湿表面脉动压力响应预报结果.     

整体结构模型低阶湿模态仿真计算方法

以加筋圆柱壳模型试验为基准,对船体整体结构模型在无限水域中垂向低阶湿模态特性的仿真计算方法开展研究,具体分析了有限元计算中水域建模,网格密度,网格划分方式对仿真计算结果的影响。研究发现,使用无封盖水域,纵向网格数取20～80个,径向网格尺度小于结构截面半径的1/4时,能在合理计算资源下得到精确的计算结果。     

基于VBA和AutoCAD平台的费尔索夫图谱建立

利用VB6.0对AutoCAD进行二次开发,采用AutoCAD提供的NURBS曲线精确表达船体横剖面线,并求出各种吃水下的各站横剖面面积及静矩.文章所用的方法无需绘制邦戎曲线,可节省时间,而且计算过程中利用NURBS技术替代梯形法或辛普森法,使得计算精度更高.在不同纵倾情况下,得到一系列的排水体积与浮心纵向坐标值,采用NURBS曲线插值即可得到费尔索夫图谱.     

船体垂直和水平振动固有频率近似计算

船舶总振动计算时,通常是把船体视为漂浮在水上的两端完全自由的变断面梁,其质量、剖面惯性矩及剪切面积沿船长方向变化。鉴于船体质量和剖面要素沿船长变化的复杂性,无法求得理论解,大都采用近似计算方法。目前,国际上研究的较为精确的计算方法有能量法,积分方程法、有限差分法、传递矩阵法及有限单元法等。在船舶设计阶段,应当对船体的总振动予以充分的考虑;否则,一旦在船舶投入营运后发现严重的船体总振动,就很难找到理想的解决办法。但在初步设计阶段,利用上述方法进行精确计算在目前是不可能的。本文通过实船试验,并吸取国际上的宝贵经验,在船体垂向固有频率近似计算的基础上,提出船舶垂向和横向水平总振动的近似计算公式。     

基于DAWSON法小水线面双体船模型兴波阻力及浮态预报

针对小水线面双体船型,基于Dawson法,通过船体局部网格快速划分迭代求解船体模型在不同航速下的兴波阻力、纵倾、升沉以及不同航态下的湿表面面积变化,并给出预报结果与模型试验结果的对比。     

某冷藏运输船有效功率的爱尔法估算分析

针对某冷藏运输船更换调距桨叶时需预先确定船体有效功率的问题,用爱尔法对弗劳德数、方形系数、爱尔系数和船体有效功率进行估算.文章介绍该冷藏船的主要参数;分析爱尔法估算船体有效功率的原理、计算表达式和爱尔标准船型参数;计算该冷藏船标准方形系数、爱尔系数,并根据实船方形系数、船宽比、浮心纵向坐标和水线长与标准值的差异分别修正...     

船体在波浪中的非线性水动压力

本文提出了一个预报船体在波浪中大幅运动时非线性水动压力场的二维时域理论。船体扰动势用时域自由面格林函数和在入射波下的瞬时湿表面上的分布源求解;与非线性水动压力场相匹配的船体运动用差分法求得。为提高计算效率和避免数值过程发散,采用了改进的数值模型和方案。通过线性理论计算与模型试验结果的比较,指出了线性切片理论在预报水动压力场时的不足,水动压力与波高的非线性关系及正负水动压力沿船体表面的分布在Wigley船的计算比较中得到了说明。初步计算表明,该理论的实用化发展前景是令有鼓舞的。相应的计算机程序可在PC机上运行。     

基于PCL语言的船体剖面特性计算

船体剖面的中和轴与惯性矩等剖面特性值是船舶结构有限元分析过程中的常用参数。目前,大部分计算剖面特性的软件需要单独建立剖面模型,而不能直接基于已有的有限元模型进行计算。本文推导了倾斜板和骨材剖面自身惯性矩计算公式,并基于PCL语言编写直接从Patran模型数据库读取几何信息,计算船体剖面面积、中和轴高度和惯性矩的程序。程序考虑梁单元的偏心,能够智能识别纵向构件,自动侦测并剔除横向构件,对剖面特性变化大的部位也能够精确地计算出剖面特性值。     

一种船体及周围自由面的网格自动生成方法

船体湿表面及船体周围的自由面网格自动生成技术是采用Rankine源方法进行水动力分析的基础.文中使用累加弧长三次参数样条函数生成船体湿表面网格,使用无限插值的方法生成自由面网格,运用拉伸变换确定自由面网格外边界上的结点分布以控制自由面面元的疏密.使用该方法生成的网格进行了水动力分析,计算结果表明该方法准确灵活,可以满足使用Rankine源方法对船舶进行水动力分析的需要.     

船体低阶湿模态计算方法对比研究

以某豪华游轮船体为研究对象,针对船体梁的低阶湿模态特性,将虚质量法应用于船体低阶湿模态计算,并与基于Lewis经验公式的附加质量法进行了对比分析。结果显示两种方法前四阶船体湿模态相差均在4.5%以内,特别是船体首阶湿模态相差仅0.3%。但附加质量法计算附连水质量过程复杂,且高阶模态计算偏差大。虚质量法计算过程简单,计算结果准确可靠,并且可在一次计算中得到船体前几阶低阶湿模态。本文使用的计算方法适用于船体低阶湿模态计算,对工程实际问题有一定的参考价值。     

船舶纵向构件疲劳评估的热点应力方法

在中国船级社《船体结构疲劳强度指南》(2001版)提出的用名义应力计算船体结构疲劳强度的基础上,提出了一套对船体纵向构件用热点应力方法进行评估的方法,给出了热点应力的计算有限元模型、计算方法和对应的SN曲线选取的要求。     

基于单元等长的船体曲板展开方法

为获取较为精确的船体三维曲板放样展开曲面,在船厂测地线法展开船体外板的工艺操作方法基础上,提出一种船体三维曲板展开方法,采用NURBS曲面插值拟合待展曲面并划分四边形网格单元,应用改进的迪杰斯特拉算法求解展开基准线,保证单元等长,对船体曲板进行展开。充分考虑钢板套料和曲板加工等后续工艺环节的实际需求,计算展开曲面的面积误差和平均应变能系数,通过与测地线法展开结果进行对比,验证单元等长展开法可靠。     

首尾开槽类船体结构的波浪外载荷研究

文章从规范公式计算、三维线性势流理论预报两方面进行了首尾端开槽的绞吸式挖泥船船体结构波浪外载荷研究。三维线性势流理论预报的波浪外载荷计算是基于实际模拟船体开槽区域的开敞式湿表面和将船体开槽区域定义为船体内部液舱的两种不同方式进行。基于工程设计的实际出发,论文旨在综合探讨适合于首尾端开槽的船体结构波浪外载荷计算方式,并进而解决首尾端开槽结构的船型总强度设计载荷问题。