向家坝水利枢纽近坝段通航水域近年冲淤特性分析*

针对向家坝枢纽日益增加的通航需求,为保障向家坝枢纽正常运行,2019—2021年对向家坝近坝通航水域持续性水沙监测,采用3年的实测地形资料,结合向家坝库区水沙特性对重点水域冲淤变化进行分析。结果表明：坝上游翻坝码头逐年淤积,但淤积量不大;凉水井码头逐年冲刷,冲刷区域主要位于深槽;坝下游航道冲刷较为明显。须持续对加强翻坝码头和坝下通航水域监测和分析,以保障涉水建筑物稳定、船只通航安全。     

考虑弹性形变的气垫船低速破冰仿真分析

论文重点探讨了气垫船在低速模式下的破冰机理与受力形式。采用理想化破冰假设,考虑气垫围裙的弹性形变,基于简化的环向裂纹法求解气垫船在全冰面上低速破冰过程中所受的冰力。基于公开发表的气垫船模型试验数据开展仿真分析,计算不同船首形状下的冰阻力,以此解释破冰气垫船船首形状多为扁平的原因。研究表明,在考虑气垫船弹性形变的情况下,载荷时历曲线呈现较强的震荡,表现出很强的非线性;在其他条件不变的情况下,船首形状越接近扁平,所受冰阻力越小。冰载荷分析对于设计气垫破冰船具有一定的应用价值。     

T型吊舱推进器水动力性能仿真分析

采用Realizable k-ε湍流模型和MRF模型建立T型吊舱推进器的敞水水动力性能仿真分析方法。使用FLUENT软件计算T型吊舱推进器直航状态、不同进速系数下的水动力性能,从推进效率、表面压力分布以及尾鳍性能等方面对计算结果进行分析。同时,将仿真计算结果与水池试验结果进行对比分析,结果证明了仿真计算方法的有效性和计算结果的可靠性。     

基于响应面法的螺旋桨多目标优化

为了探究影响螺旋桨水动力性能的因素,基于FLUENT软件和CFD滑移网格技术对标准桨DTMB 4119进行模拟,验证该方法的可靠性;应用该方法对不同螺距比、盘面比和纵倾角的Wageningen B型螺旋桨进行数值模拟,得到这3个因素对螺旋桨推力系数、扭矩系数和效率的影响规律;基于Box-Behnken方法设计三因素三水平试验组,采用响应面法建立三因素与目标函数的优化数学模型,得到三因素对螺旋桨水动力性能的耦合影响。结果表明,影响推力系数和扭矩系数的因素按影响大小排序为螺距比>盘面比>纵倾角。同时,在现有电机功率限制条件下,优化得到产生最大推力的螺旋桨参数。     

偏心荷载作用下龙门吊轨道梁受力特性分析

针对龙门吊轨道梁在偏心荷载作用下的受力问题,进行轨道梁受力和地基沉降研究,采用弹性地基梁法和数值分析方法,得出偏心荷载作用下轨道梁的受力与地基沉降位移,与轴心受力相比,偏心荷载作用下轨道梁的上部纵筋需配面积增幅为17.08%;下部纵筋需配面积增幅为56.83%;箍筋需配增幅为16.5%。结构承载能力极限状态下,极限设计轮压为1 197.2 kN/m,是设计轮压250 kN/m的2.55倍。但设计轮压下地基变形已达到39.67 mm,逼近规范要求值,充分体现出变形控制是地基设计的主要因素。     

基于多层面改进多域法的航行船舶时域水动力分析

针对航行船舶三维时域水动力分析问题,本文采用多域高阶边界元法（MDHOBEM, Multi-Domain Higher Order Boundary Element Method）开展研究,通过假设控制面,将计算域分为内域和外域两部分,内域采用Rankine面元法,外域使用自由面格林函数法,内外域联立求解。从内域、外域、波浪激励三个层面改进多域法的精度、计算效率,以适应不同工况需求。内域重新推导非线性边界条件,考虑入射波对绕辐射问题计算的影响,提高大幅波浪中运动计算精度;外域采用垂向积分形式自由面格林函数,提高格林函数积分计算的收敛性、稳定性及计算效率;波浪激励采用高阶谱（HOS, High Order Spectral）方法生成演化的波场,考虑波浪自身的非线性,提高对非线性现象的捕捉和模拟能力。以C11船为对象,研究内域非线性改进对船舶大幅运动计算精度的提高;以S175集装箱船为对象,验证外域垂向积分对运动及波阻增加计算效率和稳定性的提高;对比S175在线性波场和非线性波场中的运动,论证考虑非线性波场对运动计算的影响;以某内倾船为对象,研究不同层次改进对参数横摇现象捕捉的影响,验证非...     

不规则波浪作用下带腹板型浮式防波堤的水动力特性研究

本文基于福州港松下港区拟建的浮式防波堤开展研究,建立不规则波浪与带腹板型浮式防波堤相互作用的数值模型,通过开展水槽试验,对该模型进行验证。进而对带腹板型浮式防波堤的水动力特性进行模拟分析,讨论波浪透射系数和锚链拉力的影响因素。结果表明,防波堤的消浪性能随吃水深度、腹板高度和浮箱宽度的增大而提升;在入射波浪有效周期接近纵荡自振周期时,锚链拉力显著增大,在浮式防波堤设计中,应使得结构纵荡自振周期远离设计波浪周期。研究结果可为实际工程设计提供参考。     

基于GA-BP神经网络的螺旋桨水动力性能预报方法

为了快速预报螺旋桨水动力性能,提出一种遗传算法优化BP神经网络（GA-BP）的螺旋桨水动力性能快速预测方法。采用计算流体力学（CFD）方法,使用FLUENT软件对P4119螺旋桨水动力性能进行仿真计算,结果表明CFD方法可替代敞水试验获取螺旋桨水动力性能。采用CFD方法计算100组不同系列螺旋桨的水动力性能,建立GA-BP神经网络螺旋桨水动力性能预测模型,以计算所得的100组数据为模型的学习样本,选择其中的80%为训练集,10%为验证集,10%为测试集,对比分析传统BP神经网络和GA-BP神经网络模型的预测效果。结果表明,GA-BP神经网络预测结果预测精度更高,能够满足快速预测螺旋桨水动力性能的要求。     

波浪中受侧壁影响的船舶航行水动力性能研究

在海洋平台附近,工作船的水动力性能会受结构物侧壁的影响而下降。基于Rankine源常值面元法,建立考虑岸壁和波浪作用的船舶水动力数值模型并在时域上求解。选取经典Wigley III船模计算各波长下的水动力和运动响应幅值,并将模拟结果与其他方法的计算结果对比,验证了数值研究方法的合理性和可靠性。通过参数的敏感性分析,揭示航速、波浪特征和侧壁对船模运动响应的影响,为船舶在复杂海域中的水动力响应实时预报服务。     

考虑射流分离现象的二维非对称楔形体入水砰击

基于不可压缩势流理论,研究二维有限高度楔形体以给定速度进入静水的问题,并考虑了射流分离现象。在时域上应用边界元法,在给定的非线性边界条件下求解,并利用辅助函数求解物面压力。在初始入水阶段,只有很少一段物体进入水中,为使对流场细节的描述更加精细,采用拉伸坐标系放大该阶段的计算域,当入水距离增加到给定值时,重新在原坐标系中完成后续计算。数值计算结果显示了楔形体底升角、弗劳德数、水平速度和物面边界长度对入水过程的影响。