深海半潜式平台不同构型的运动性能

深海半潜式平台的运动性能预报是平台方案设计阶段的重要工作,而平台性能的优劣主要取决于水下的浮体构型.通过对国外主推的半潜平台设计方案进行构型特点分析,分别对立柱、连接横撑以及下浮筒进行多方案设计,共组合得到8个平台设计方案.应用数值方法首先对A1方案完成性能计算,并与该平台的模型试验结果对比,验证了理论预报的可靠性.基于该理论方法,分别完成了8个平台方案的系列水动力性能预报,并采用指标权重法得到了各个平台方案的综合运动效能,通过对比分析,明确了不同构型对于运动性能的影响规律.研究表明:浮体构型对于半潜式平台的运动性能有较大影响,且尖角型浮筒、变截面立柱及圆管型横撑的构型具有更优的综合运动性能.

     

水面下的波浪——海洋内波

  目的  旨在探究内孤立波作用下航行体水动力特性的变化规律及机理。  方法  基于强分层假设下的内孤立波mKdV理论,采用有限体积法离散不可压缩纳维−斯托克斯方程,结合速度入口造波和重叠网格方法,建立分层流中的波−体耦合数值计算模型。模拟不同内波环境下内孤立波与固定、悬浮航行体耦合作用过程,通过数值求解得到航行体的水动力载荷变化规律。  结果  结果表明：水下航行体所受作用力和力矩幅值随波幅的增加而增大;固定航行体接近于两层流体分界面时受到的影响更大,而悬浮航行体接近于内孤立波波谷纵深时,受到的影响更显著;初始俯仰角的增大会导致航行体水平力幅值剧烈增大;具有初始航速的航行体受到内孤立波主波和尾波共同作用后会发生“掉深”现象。  结论  研究结果对于水下航行体的安全操纵具有一定参考价值。     

叶片数对喷水推进低比转速轴流泵叶轮水动力性能的影响

喷水推进低比转速轴流泵是随着喷水推进技术的发展而产生的一种新泵型。针对一型低比转速轴流泵叶轮叶片数分别选取为5、6、7建立三组叶轮模型,选择RNG k-ε两方程涡粘模型进行叶轮内流场与功率、总压扬程、效率的数值模拟计算,得到三组叶轮的相关水动力曲线。在此基础上分析叶片数对低比转速轴流泵叶轮水动力性能的影响,得到叶片数对功率、总压扬程与工况点影响较大,而基本不影响最高效率的结论,为我国该类泵型的深入研究提供参考。     

导管螺旋桨水动力学性能的影响因素

为了获取导管螺旋桨水动力性能的主要影响因素,指导导管螺旋桨的优化设计,采用计算流体力学CFD对Ka4-7010+19A导管螺旋桨进行水动力性能研究,分析不同导管长度、导管攻角、螺旋桨纵倾角及多导管组对其水动力特性的影响。结果表明：减少导管长度将使推力系数及扭矩系数同时增大,而敞水效率下降;适当增加导管长度可以略微提高其敞水性能;减小导管攻角在一定进速范围内使推力系数和扭矩系数同时大幅度增加,增加导管攻角将导致推力系数和扭矩系数同时下降;当螺旋桨纵倾角保持在10°以内时,不会对敞水性能产生太大影响。对于多导管螺旋桨而言,前置、后置及不同附属导管直径大小都对敞水性能有很大影响,其中后置大导管组螺旋桨能明显降低螺旋桨扭矩系数,并且能在低进速范围内提升敞水效率。研究成果可支撑导管螺旋桨的优化设计。     

船舶水动力性能试验研究数据管理系统

本文指出了应用现代数据库技术管理船舶水动力性能试验研究数据原重要性。介绍了船研所运输部内基于客户／服务器模式的网络数据库系统，该系统用于保存、管理及开发利用运输部长期积累的船模试验研究数据。文中描述了建立数据库系统的技术，特别是开发客户端浏览、查询系统和基于船模试验数据的船舶水动力性能预报程序所用到的可视化编程技术。     

基于NURBS的船体与桥墩间水动干扰力及力矩的非定常计算

本文在一些假设下完成了船体与桥墩之间水动干扰力及力矩的数值计算工作，所采用的方法是基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维Rankine源边界元法，即将船体、桥墩的几何形状以及流场中待求的物理量分布完全表达成NURBS的形式。给出了船体通过圆柱形桥墩时的水动干扰力及力矩的数值计算结果，并进行了一些分析。     

世界范围的军事变革与海军舰艇设计的新趋势

结合世界范围的军事变革与海军舰艇发展的新趋势,讨论了与舰艇设计相关的若干水动力学问题,目的在于探讨水动力学作为舰艇设计中的重要基础理论和技术之一在国防建设中的定位和作用。     

水下运动物体在相互接近过程中的水动力计算

用面元法计算了两个水下物体在相互接近过程中对水动力的影响，给出了水动力系统系数随物体间距离的变化曲线。该计算程序经对圆球的计算值与试验值比较了得到了验证。本研究对水下双潜器的近距离协同作业和潜器在接近障碍物过程中的运动控制能够提供较好的数学模型。     

Experimental investigation on vortex-induced force of a Steel Catenary Riser under in-plane vessel motion

A method to identify vortex-induced forces and coefficients from measured strains of a Steel Catenary Riser (SCR) undergoing vessel motion-induced Vortex-induced Vibration (VIV) is proposed. Euler–Bernoulli beam vibration equations with time-varying tension is adopted to describe the out-of-plane VIV responses. Vortex-induced forces are reconstructed via inverse analysis method, and the Forgetting Factor Least Squares (FF-LS) method is employed to identify time-varying vortex-induced force coefficients, including excitation coefficients and added mass coefficients. The method is verified via a finite element analysis procedure in commercial software Orcaflex. The time-varying excitation coefficients and added mass coefficients of an SCR undergoing vessel motion-induced VIV are investigated. Results show that vessel motion-induced VIV is excited at the middle or lower part of the SCR and in the acceleration period of in-plane velocity, where most of the excitation coefficients are positive, while during the deceleration period, the excitation coefficients becomes too small to excite VIVs. Parameter γ [1] has strong correlation with excitation coefficients. In addition, time-varying tensions contribute significantly to the variations of added mass coefficients under the condition that the ratio of dynamic top tension to pretension exceeds the range of 0.7–1.3. Moreover, chaotic behaviors are observed in vortex-induced force coefficients and are more evident with the increase of vessel motion velocity. This behavior may attribute to the randomness existing in in-plane velocity and its coupling with out-of-plane vibrations.