变舵速对船舶Z型运动影响理论与试验分析

为分析变舵速对船舶Z型运动性能的影响,提出一种理论仿真和模型试验相结合分析的方法.基于流体力学和船舶操纵性基本理论和方法,建立三自由船舶运动模型,并对模型进行仿真验证.通过构建自航模试验系统,进行变舵速下的自航模试验.理论与试验结果表明:不同舵速对K及T指数无明显影响,但对超越角影响较明显.     

面向动静态混合环境的智能车运动规划方法

针对存在动态和静态障碍物环境中的智能车运动规划问题，本文提出一种基于三维搜索的方法。该方法首先在笛卡尔坐标系中增加时间维度以建立时间-空间栅格，构建不同车速下的车辆运动基元；将智能车转化为多个圆心组成的线段，采用膨胀静态障碍物的方法进行不规则障碍物碰撞检测，运用时间间隔法将动态障碍物碰撞检测简化为线段交叉性检测；构建包含最大速度和加速度约束的速度启发式函数，用于引导搜索树在时空空间中快速到达目标位置和速度；最后基于启发式方法和局部运动规划方法在时空栅格中进行搜索，获取融合时间信息和“停止-等待”等决策信息的运动轨迹。实验结果表明：本文运动规划方法在动静态混合环境中能够引导智能车安全行驶，相比速度障碍方法，安全行驶的平均成功率提升23%；相比混合A*方法，平均成功率提升19%，行驶耗时缩短21%。     

Experimental investigation on the dynamic responses of a free-hanging water intake riser under vessel motion

A large-scale model test of a free-hanging water intake riser (WIR) is performed in an ocean basin to investigate the riser responses under vessel motion. Top end of the WIR is forced to oscillate at given vessel motion trajectories. Fiber Brag Grating (FBG) strain sensors are used to measure the WIR dynamic responses. Experimental results firstly confirms that the free-hanging WIR would experience out-of-plane vortex-induced vibrations (VIVs) under pure vessel motion even for the case with a KC number as low as 5. Meanwhile, comparison between numerical results and experimental measurements suggests a significant drag amplification by out-of-plane vessel motion-induced VIV. What’s more, further study on WIR response frequencies and cross section trajectories reveals a strong correlation between vessel motion-induced VIV and local KC number distribution, owing to the small KC number effect. The presented work provides useful references for gaining a better understanding on VIV induced by vessel motion, and for the development of future prediction models.     

基于RANS法的船舶阻力及自由运动预报

文章介绍了基于RANS法求解船舶自由运动水动力性能的方法。通过对流域设计、网格划分方法、运动求解法及湍流模型的选择等进行完整的讨论与分析,提出了一套求解船舶自由运动的RANS方法。以低速船(KCS型船模)及高速船(Fridsma滑行艇)为计算对象,计算结果验证了RANS法在预报船舶自由航行时水动力性能的实用性。     

船体垂荡运动及环境波高对月池内流体的影响

针对环境波高和船体垂荡运动对月池内流体运动的影响,本文采用CFD与模型试验相结合的方法,以某含月池的深拖母船为研究对象,数值模拟在不同幅值规则波激励下月池内流体自由液面爬升,结果显示,波浪幅值线性增加时,月池内流体液面增加呈非线性。分析船体在波浪中的垂荡运动和船体静水中做不同频率的垂荡简谐运动时月池内流体运动,结果显示船体垂荡运动存在明显双峰特性,且在船体垂荡运动频率为月池内流体共振频率时,月池内流体液面爬升最明显。     

中高水头船闸平面阀门空化与启闭解决方案

平面阀门是船闸常用的输水门型,在中高水头作用下,阀门门楣、底缘和门槽容易产生气蚀空化现象,阀门启闭机吊杆也容易受压失稳。基于输水模型试验,采用自然通气法,解决了门楣、底缘和轨道气蚀问题。门体背板错位开孔并保留"∧"形力流通道,满足自然通气,同时提升了门体强度与刚度、避免形成浮箱,保证了主滚轮及侧止水的安装。利用顶止水后设置尼龙块,延长了顶止水脱离门楣的时间,防止顶部水流过早出现与底部水流干涉,减小压力脉动降低声振。通过底止水上游面设置,降低闭门时的上托力,在不设置配重的情况下,确保启闭机吊杆始终受拉;避免了吊杆受压失稳,以较小启闭力实现阀门的正常运行。     

着水姿态对大型水陆两栖飞机着水性能的影响

针对着水姿态对水陆两栖飞机船体着水性能的影响,通过单船身(机身)模型着水试验与仿真,分析着水载荷和运动响应,单船身模型可排除气动力及复杂的水面效应等因素引起的试验与仿真的差异。结果表明仿真与试验结果一致性较好,压力分布满足设计要求;初始姿态角对压力分布及加速度的时历变化影响不大,但艉部着水前期姿态角会出现减小的现象;加速度和姿态角峰值随着初始姿态角的增大会出现明显的波谷型变化。综合看来,该型水陆两栖飞机着水性能在6°-8°姿态角范围内较优,7°最佳。     

张力腿平台涡激运动特性的试验研究

文章基于物理模型试验,对张力腿平台的涡激运动问题进行了探讨,研究了横向和顺流向涡激运动频率及响应特性。试验结果表明:在锁定区,涡激运动频率与平台在海流中的位置有关。当结构沿流向对称时,顺流向振荡频率是横向振荡频率的两倍;当结构沿流向不对称时,顺流向振荡频率与横向振荡频率相同。试验结果还表明,流向角是影响平台运动轨迹的关键因素,当流向角为0°和45°时,平台运动轨迹呈不规则"8"字形;15°和30°时,运动轨迹为"香蕉形"。     

基于国际航运协会(PIANC)规范的港池及航道平面尺度探讨

针对港池和航道平面尺度的分析和计算,PIANC规范提出在概念设计阶段根据自然条件、船舶的基本参数、周边泊位的影响,利用公式对水域尺度进行快速计算,在详细设计阶段应采用仿真试验模拟实际工况,准确地确定航道布置及尺度。以东南亚某LNG码头工程为例,将采用PIANC规范公式与仿真试验计算的港口水域尺度进行对比。结果表明,与公式计算相比,仿真试验能更准确、真实地模拟不同工况下的船舶航行轨迹。成果可为类似工程提供借鉴。     

宣城市宛溪河矮塔斜拉桥设计

宣城宛溪河大桥为单塔单索面矮塔斜拉桥,主梁采用单箱三室大悬臂三向预应力混凝土箱梁,箱梁宽25.5m;桥塔采用实心矩形截面,高23.5m;斜拉索采用高强度低松弛钢绞线拉索体系,每根拉索由27根s15.2mm环氧喷漆钢绞线组成。下部结构采用柱式墩、重力式桥台、群桩基础。介绍该桥设计特点并进行各阶段内力计算分析,计算主要内容以成桥状态及运营状态为主,考虑恒载、徐变、温度、活载、强迫位移等的影响。计算结果均满足规范要求。