基于四元数的船舶运动姿态仿真研究

在开发船舶三维运动仿真系统或处理三维运动试验数据时,经常需要操纵物体旋转或对运动姿态数据进行插值计算,如果采用基于欧拉角方法对运动物体进行旋转操纵或插值,会出现明显的错误。因此提出在仿真系统中利用四元数来表示运动物体的姿态,并基于四元数对运动姿态序列进行球面插值,同时提出了依据插值节点信息实现?π全角度的欧拉角转换方法,由此在船舶仿真中实现了船舶姿态变化光滑连续的合理效果。     

船体阻力计算中模型常(系)数的敏感性研究

在湍流模型方程的模型化过程中,引入了有一定取值范围的模型常(系)数。这些模型常(系)数的推荐值是否适用于船舶阻力的数值计算还有待确认。文中选取常见的标准k-ε和k-ω二方程湍流模型作为研究对象,变动湍流模型中的常(系)数并用于Wigley船型和数学三体船型的阻力计算。从文中的数值计算可以看出:分别修正标准k-ε模型中的5个系数均不影响船体压阻力分量;除模型系数σk外,其他4个模型系数的修正对船体摩擦阻力有不同程度的影响。修正k-ω模型中的3个模型系数对压阻力分量无影响;对摩擦阻力分量有不同程度的影响。研究表明采纳这两种湍流模型用于船体阻力性能研究时船体摩擦阻力分量的计算值受模型常(系)数变动的影响不能忽略,而船体压阻力的计算结果对模型常(系)数不敏感,各模型常(系)数的推荐值对船体压阻力的计算具有鲁棒特性。文中研究有助于明确湍流模型常(系)数在船舶阻力性能研究中的适用性,而且有助于理解数值计算中湍流模型导致的误差和不确定因素。     

中国必须狠抓航运安全

今年．中国营运船舶卷入几起严重的事故中,尤其是散货船。随着港口拥挤压力加大,中国海域的事故数量不断增加．这给主要港口的安全构成威胁。最近．日本川崎汽船株式会社（KLine）的8120teu集装箱船“Hamburg Bridge”号与货船发生碰撞．造成10人失踪。该事故是众多事故中的典型案例,中国当局需要调查清楚在其海域内高碰撞率和高事故率背后的原因。中国海事局发布的最新事故报告还是一次发生在两年前的严重碰撞事故。     

一种船体分段测量点云自动匹配的算法

为了能准确分析船体分段的建造误差,给出合理的建造精度评价,船体分段测量点数据与CAD模型的精准匹配是关键。针对目前船舶测量点数据的特点,提出一种以全站仪测得的船体分段测量点集为处理对象,自动进行测量点数据与CAD模型匹配的算法。该算法基于四元数理论对测量点集进行旋转和平移调整使匹配结果最优。实例表明,该算法效率高,不采用迭代方法求最优解,不用对测量点进行初始匹配,直接进行自动匹配,可准确地评价船体分段建造精度,为后续装配提供依据。     

关于危险货物特殊规定、例外数量、有限数量的探讨

由于危险货物的危险性，货物必须在一些特定的条件下方可运输。为了确保运输安全，现实中对危险货物的本身状态以及危险货物的包装、包装件限量、运输盐、运输和装卸操作、车辆等做了一系列的限定。根据限定的种类，大体可以分为：特殊规定、例外数量和有限数量。     

双轴车辆的轴数系数研究

利用Kenlayer弹性层状体系计算程序,分析在典型的半刚性基层路面下,各结构层参数对以不同设计指标进行轴载换算时的轴数系数的影响,确定对轴数影响比较显著的指标;通过拟定不同的结构层参数,进行回归分析,得出不同设计指标的轴数系数修正公式。     

基于VOF方法的驻留微气泡形状稳定性仿真研究

亚微米级的驻留微气泡在强剪切流中发生变形,会导致将气泡简化为完全滑移刚性壁面而进行的数值仿真出现明显误差.文中采用了VOF方法求解驻留微气泡的气—液两相流平板Couette流场模型,利用剪切流粘性力与表面张力的比值毛细数Ca作为判据,得到了Ca=0.1作为亚毫米尺度微气泡在剪切流中发生显著变形的临界值,并将Ca＜＜0.1作为将驻留微气泡简化为完全滑移刚性壁面的适用条件.通过仿真得出滑移长度随毛细数增大而减小,当毛细数超过0.1时,驻留微气泡起到增阻作用.在微气泡不发生严重变形的前提下,选择尽量大尺寸的气泡有利于提高减阻效果.     

四元数在水下航行体运动建模中的应用

针对一类以控制力矩陀螺（CMG）为姿态控制执行机构的水下航行体,考虑到其大角度机动时姿态描述矩阵可能会出现奇异的问题,建立了与其相适应的运动模型.首先,通过引入四元数来建立运动学方程,并给出四元数与欧拉角之间的关系.随后,在建立动力学方程时,将水下航行体视为由水下航行体和CMG组成的多刚体系统,并使用四元数来代替动力学方程中的欧拉角项.最后,使用龙格库塔法对所建立的模型进行仿真.仿真结果表明,所建立的模型能有效避免使用欧拉角方法建立模型时所产生的奇异问题.     

船体变形对主机轴承负荷影响的近似计算

营运船舶因外来原因造成船体变形,导致主机EB2和EB3轴承失去负荷且损坏轴瓦的事故,自20世纪70年代以来,一直受到各船级社和船舶设计和建造的研究部门重视。NK船级社在传统轴系校中时使用支反力影响数并引入了作用于机舱后舱舱壁处的当量支反力影响数,据此近似计算出在船体变形情况下,主机EB2和EB3轴承失去负荷的机舱后舱舱壁处的相对位移量。该量化指标使设计人员在轴系校中计算中加深了对船体变形的理解。     

拥挤收费下城市居民内外通勤出行方式影响分析

对拥堵收费影响下的交通出行方式选择进行研究,利用数据调查技术获取出行者在拥堵收费条件下的出行方式选择意向,并构建该政策影响下的城市居民内外通勤出行方式选择模型,量化估计政策实施所产生的影响,为我国城市交通管理者和决策者提供理论基础.