大型运输船舶快速性能回归分析研究

基于450条大型运输船舶的船型子样及其快速性能试验数据,应用多元统计回归分析方法,分段研究了大型运输船舶的阻力系数与自航因子的快速估算策略。通过不同船型自变量方案组合的对比分析,得出了影响大型运输船舶快速性的主要船型参数,进而得出了两套阻力系数与自航因子的统计回归表达式,并通过实例验证其正确性。研究成果可用于大型运输船舶的航速快速预报,也为大型运输船舶的快速性能优化指明了方向。     

高龄集装箱船更新主机重要组件后的效益分析

某国内船运公司中型集装箱船,由于船龄超过16 a,其主机性能下降造成船速下降、机损及耗油量上升;为提升营运效能,船东于2008年3月利用该轮特检坞修时,进行一系列主机重要部件更新工作,包括更新主机全部气缸盖、气缸套、活塞整体包括活塞杆、燃油喷射系统、涡轮增压系统及其它附属组件等。本研究搜集并统计该轮全部由2007—2009年完整航行日志及主机性能航次报表,对该轮更新主机后整体效益进行分析,数据显示全年提升航速约7%~8%,相对节省航时约8%~9%,统计表明,更新工事前耗油率平均由189 g.(kW.h)-1下降至更新工事后平均177.2 g.(kW.h)-1,单位千瓦(kW)节油效率达6.6%。     

零航速下变鳍型减摇鳍升力模型研究

升力数值的大小直接影响零航速下船舶减摇效果。为产生足够升力实现船舶在零航速下的有效减摇,提出了基于变形鳍的零航速减摇鳍设计方法。基于势流理论和旋涡作用力理论对变鳍型减摇鳍在零航速下升力进行分析,给出了升力解析表达式。通过计算流体力学软件Fluent对变鳍型减摇鳍进行升力数值计算。最后将Fluent计算结果与解析表达式结果对比,升力值基本吻合,验证了该种升力分析方法的正确性,为零航速下减摇鳍的设计提供了理论支持。     

斜浪长峰不规则波中船舶复原力变化计算

基于切片理论,先求解出船舶无横倾时在斜浪长峰不规则波中的垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置,再利用三个坐标系之间的转换关系,提出了任意斜浪长峰不规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法;同时基于规则波复原力计算公式,提出了Froude-Krylov假说下的斜浪长峰不规则波中复原力计算公式。最后以一艘集装箱船为例,研究了其在斜浪不规则波中复原力变化,计算结果表明船-波相对位置是影响斜浪长峰不规则波中复原力变化的一个至关重要因素。     

冲击波作用下气泡动态响应数值研究

采用边界元法模拟冲击波作用下气泡动态响应,应用Mixed-Eulerian-Lagrangian(MEL)法模拟气泡的演化。分别模拟规则冲击波和爆破冲击波与气泡的相互作用,三维数值模型计算结果与已有实验数据进行对比,结果表明,计算值与实验数据吻合良好,验证了计算模型的有效性。改变冲击波参数和气泡初始状态及特征参数,研究不同参数下气泡的动力学特性,得出规律性曲线。     

基于数值试验的喷水推进轴流泵的一体化设计

在给定流量、转速和扬程的设计指标下,综合分析和选取决定叶轮水动力性能的主要几何参数,采用升力法进行喷水推进轴流泵叶轮的水力设计。然后运用CFD方法对所设计轴流泵在设计点水动力性能进行数值模拟,计算结果表明:水力效率和扬程均满足设计要求。此基础上计算得到了该泵的扬程-流量、功率-流量、效率-流量特性曲线,进一步验证设计的合理性。最后将在设计工况下计算得到的水动力载荷导入有限元分析软件进行叶轮应力分析,校核了设计工况下叶片强度;同时,对叶轮进行模态分析,结果显示:所设计叶片固有频率远离轴频、叶频,能很好地避开叶轮共振。     

高强度钢耐压锥柱壳体焊接残余应力数值分析

高强度钢耐压锥柱壳在工程焊接过程中产生的残余应力对结构的疲劳强度有着重要影响,有必要针对这类壳体的焊接残余应力进行数值分析。在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,对焊接过程中结构的残余应力进行了数值模拟,并将模拟结果与相关的理论统计和实验值进行对比分析,显示这些结果是基本吻合的。在此基础上,对高强度钢耐外压锥柱结合壳体在不同几何和焊接参数下的焊接残余应力进行了三维有限元分析,得到了若干残余应力变化规律。这些结果为高强度钢耐压壳体焊接结构的疲劳强度计算提供了可靠的依据。     

Petri网在船舶MES构架中的应用研究

首次将Petri网理论引入到造船企业车间实时调度问题之中,分析了平面分段建造流程,建立起相应的Petri网模型;通过仿真计算,为建造现场调度方案的制订提供了依据。该研究为船舶平面分段制造流水线的实时有效调度和控制提供了新的方法,进而为船舶MES的建立奠定了技术基础。     

基于神经网络的船舶阻力计算数值实验研究

3层以上的前向神经网络能以任意精度逼近任何非线性函数,采用误差反传算法,利用系列60船模原始试验数据作为训练和检验样本,应用输出与目标的线性回归、相关系数和相对误差,以及利用该神经网络绘制的曲线作为评价指标,通过大量的数值实验对最佳训练函数、性能函数、传递函数、隐层神经元数的选用进行了研究,建立了最佳的系列60船舶阻力计算3层和4层BP神经网络系统。     

DTMB P4119桨尾流场LDV测试

采用LDV测速系统,在大型空泡水筒中对均匀来流下的螺旋桨尾流场进行了测量。把测试点数据集合在一个圆盘面上进行宏观显示。试验测试了尾流场中尾涡结构,获得了尾流场中轴向、径向速度沿周向分布的周期性规律,分析了近梢部流场速度分布的双突跳结构。试验所获得的定量信息为螺旋桨尾流场复杂流动现象的揭示提供了帮助。