空气压缩效应对船舶破损进水特性的影响

破损的密闭舱室内残余空气的流通性和压缩性对破口进水或横贯进水速度有重要的影响。本文基于伯努利原理和波义尔定律,采用准静态法建立了考虑空气压缩效应的船舶破损进水数值计算方法。首先对简易舱室破损进水进行时域模拟,通过与现有数据的比较验证数值计算方法的有效性;然后以ITTC标准驳船模型为对象,开展考虑空气压缩效应和非水密门影响的破损舱室进水数值计算,分析空气压缩效应与非水密门对舱室压力、进水速度、水面高度等因素的影响。数值计算结果表明,当舱室存在空气压缩效应时,舱室达到进水平衡时间减少,水面高度减小,对船舶稳性不利;当考虑舱室之间非水密门影响时,舱室达到进水平衡过程会产生变化,非水密门受力临界较大情况下会阻碍水漫延进入下一舱室,缩短舱室达到进水平衡的时间和水面高度。本文采用的数值计算方法能在较短时间内较好地模拟考虑空气压缩效应的船舶破损进水过程,为破损船舶浮性稳性精确预报和应急处置决策奠定基础。

国外舰艇装备数字孪生技术应用研究

数字孪生技术自诞生以来,广泛应用于工程建设领域。美国率先将数字孪生技术应用于航天飞行器维修保障领域,并在此基础上持续探索其技术潜力,尝试融入海军武器装备建设数字化转型之中。系统梳理了工业领域数字孪生技术的概念内涵和发展历程,结合近年来国外舰艇装备领域数字孪生技术的应用现状与发展构想,分析了数字孪生技术在舰艇装备设计建造、维修、升级改造等方面的应用前景,并探讨了其在应用中面临的挑战等。

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.

系泊系统的时域仿真及其非线性动力学特性分析

应用时域仿真的方法研究了系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度的运动微分方程。在此数学模型的基础上,建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在风浪流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了仿真研究。以潮流速度和系缆程度为分岔控制参数,在参数平面上给出了局部分岔集。研究表明,系泊系统的动力学行为具有强烈的非线性特征。在仿真过程中观察到了吸引子的共存和Hopf分岔。局部分岔集将参数平面分为3个系统动力学行为本质不同的区域。极值系泊力水平与系泊系统的动力学行为有着密切的关系。对于单点系泊船舶而言,顶风顶浪顶流的状态并不一定是最为危险的工况。局部分岔集的确定为系泊系统参数的选择提供了决策依据。

多人协同舰船维修任务分配研究

舰船是一个复杂装备,其维修任务中所涉及的维修工具种类繁多,涉及的维修零部件结构复杂,维修过程需要多个维修人员执行,若没有进行合理的维修任务分配,将会造成维修现场无序和混乱的现象,进而影响舰船维修任务进程。针对上述问题,根据实际舰船维修任务分配,以不同任务之间的约束关系,建立问题描述的数学模型。考虑到粒子群算法容易陷入局部最优的问题,以粒子群算法为基础,引入遗传算法的交叉和变异操作,用遗传算法的全局搜索能力来避免陷入局部最优问题,用粒子群算法快速收敛的特性提高遗传算法的收敛速度,从而对粒子群算法进行改进。以某舰船传动装置维修为例进行了15次测试实验,结果表明,改进粒子群算法平均最优适应度为61.78,相较于粒子群算法的63.23,改进粒子群算法能够获得更优的计算结果。提出的方法在解决维修任务分配问题方面更加合理有效。

系泊系统的稳定性、分岔与混沌研究

概述了近年来在系泊系统的稳定性、分岔与混沌研究方面的进展。从系泊系统的数学模型、非线性动力学特性的研究方法等角度分析了以后的发展趋势。

POD推进器技术发展及其应用前景

POD推进器是近年来发展起来的一种新型的船舶推进装置,该装置可以提高舰船总体性能,节省舱室空间,增加有效载荷,提高舰船的使用效能,可充分发挥电力推进系统的优越性,因而具有极高的应用价值和广阔的市场应用前景.通过介绍POD推进器的技术的发展概况,总结了POD推进器的主要特点,概述了其主要类型,分析了POD推进器的应用前景.

苏格拉底灵魂概念的承袭与发展

苏格拉底直接继承了荷马传统的灵魂概念,并透过毕达哥拉斯派及其他一些宗教流派,吸收了东方具有神秘色彩的灵魂说,创立了世俗化的灵魂-肉体二元论,为古希腊的人性塑造奠定了理论基础。

SUBOFF潜艇回收AUV流场的数值计算

由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了AUV在回收过程中受到的压力、流场中的漩涡和速度分布等水动力性能,为水下回收AUV提供了有益的参考.

螺旋桨—舵—舵球推进组合体水动力性能的计算与仿真研究

建立了螺旋桨—舵—舵球推进组合体水动力性能的计算机仿真系统。系统研究了螺旋桨—舵—舵球推进组合体水动力性能的计算方法,建立了相关的仿真数学模型。模型中螺旋桨的水动力性能采用升力面理论涡格法计算,桨毂的影响采用Hess-Smith面元法计算。将舵及舵球的诱导速度作为对桨及桨毂进流的修正,以考查舵及舵球的影响。舵与舵球水动力的计算采用以速度势定义的面元法。在此基础上,进行系统功能设计,编制了计算机仿真系统。应用此软件设计了四种舵球方案,并进行了相应方案螺旋桨的定常水动力性能的计算对比分析。仿真计算表明,设计的舵球方案可有效地提高螺旋桨的水动力性能。其中不对称型舵球方案在实船对比测试中获得了节能5.1%,提高主机功率储备5%以上的效果。

复杂非水密结构目标强度预报方法研究

为准确预报表面敷设声学覆盖层,内部含耐压圆柱体的非水密结构声目标强度,构建了一种新的参数反演方法。将遗传算法与非线性规划相结合,在考虑斜入射、多次散射、吻合效应以及横波波速阈值的情况下,利用分层介质理论建立了双层弹性介质层反演模型,以此替代含复杂内部结构的声学覆盖层,该反演模型与原结构在各个角度下均具有基本相同的反射系数与透射系数。进而,应用COMSOL Multiphysics软件建立表面敷设声学覆盖层,内部含耐压圆柱体的复杂非水密结构与外壳由两种反演材料组成的等效结构,并求其声散射特性。研究表明:收发合置情况下,原结构与等效结构目标强度值基本一致,各个方向入射时研究频段整体误差在1.5 dB以下;30°收发分置情况下,原结构与等效结构目标强度波峰波谷趋势相同,各个方向入射时研究频段整体误差在2 dB以下。中高频段,原结构与等效结构目标强度指向性吻合程度较好;中低频段,原结构与等效结构目标强度指向性基本一致,但幅值存在差异;总体来看,-30°~30°范围内,除个别频率外,原结构与等效结构目标强度基本吻合。

拖式吊舱推进器的非定常水动力性能

应用升力面理论涡格法和面元法,建立了拖式吊舱推进器非定常水动力性能的数值计算方法。螺旋桨桨叶采用升力面理论涡格法计算,吊舱舱体及支架采用HESS-SMITH面元法计算,螺旋桨与吊舱及支架之间的相互影响通过迭代计算来处理。针对拖式吊舱推进器,通过系统的计算和分析,研究了螺旋桨负荷、吊舱和支架诱导速度各分量以及标称与实效诱导速度对其水动力性能的影响。研究表明,就吊舱及支架的实效诱导速度而言,轴向及周向诱导速度主要由支架引起,径向诱导速度主要由吊舱舱体引起。当考察吊舱推进器的定常水动力性能时,可略去吊舱诱导速度的径向及周向分量;考察非定常性能时,可略去径向分量,但应考虑周向分量的影响。以吊舱及支架的标称诱导速度作为进流,将导致非定常推力、扭矩的平均值降低,脉动量幅值减小,因此,虽然标称诱导速度容易得到,但据此进行吊舱推进器的性能预报或设计都会引起一定的误差。非定常水动力的脉动幅值取决于船尾伴流与吊舱诱导速度的相对比例,略去吊舱诱导速度会导致桨叶非定常力的变化特征发生较大变化。

狭窄水域中单点系泊/拖带船舶动力学行为的试验研究

对单点系泊 /拖带船舶在狭窄水域中的动力学特性进行了试验研究。找到了船模的四种稳定运动模式 ;探讨了不同来流速度和系缆长度对于船只的动力学响应和系缆力的影响。试验表明 ,船模运动呈现出典型的非线性特征 ,观察到了吸引子的共存、跳跃和Hopf分岔现象 ,系缆张力的大小与船舶的动力学行为密切相关 ,振转运动 (鱼尾状摆动 )发生时的系泊力远大于船只静止时的缆绳张力 ;振转运动中的突发系缆载荷可能是导致缆绳断裂的重要原因。与宽广水域相比 ,狭窄水域中的系泊

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流(顶流)单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。

系泊海洋平台周期运动倍周期分岔的胞映射分析

应用胞映射方法研究了系泊海洋生产平台的周期运动及其倍周期分岔。系泊运动的数学模型是一个具有指数回复力特性的非线性强迫振子 ,以波浪作用力为外激励。将波浪激励周期作为分岔控制参数 ,研究了周期系泊运动的倍周期分岔。胞映射方法用于寻找系统的稳定吸引子并确定其吸引域。时间历程、相图、功率谱和Poincar啨映射用于确定吸引子的具体类型芯糠⑾?,分岔参数处于不同的区域时 ,系统存在着相异的倍周期分岔特性。观察到了倍周期分岔的产生和突然消失 ,也找到了一个趋于吸引子的倍周期分岔序列。根据吸引域的胞映射分析结果解释了上述不同的倍周期分岔特征。发现其原因在于倍周期序列中的每个吸引子是否具有全局吸引性。

单点系泊系统的静态分岔特性研究

研究了潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性。以三阶非线性操纵运动微分方程为基础导出了系泊系统运动响应的数学模型 ,得到了静态分岔方程。运用奇异性理论和普适开折方法对其分岔特性进行了研究。应用系泊运动时域仿真模型 ,对一艘驳轮的静态分岔特性进行了数值计算 ,结果与理论分析一致。研究表明 ,在系泊系统的设计中 ,考虑其静态分岔特性和系泊系统的结构稳定性是必要的。

系泊船舶动力学特性的计算机仿真研究

以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度的运 动微分方程。在此数学模型的基础上,建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在潮流作用、潮流和风 作用以及风浪流联合作用等三种情形下,对系泊船舶的动力学响应分别进行了仿真研究。研究表明,系泊系 统的动力学行为具有强烈的非线性特征。对于单点系泊船舶而言,在定常的风浪流作用下,顶风顶浪顶流状 态并不一定是最为危险的工况。

系泊系统动力学特性的研究进展

综述了系泊系统动力学特性的研究现状和方法 ,讨论了所存在的问题及发展趋势 .

单点系泊船舶运动的仿真研究

应用计算机仿真方法 ,研究了潮流作用下系泊系统的运动响应。建立了三自由度运动微分方程。然后在仿真工具箱SIMULINK中建立了时域仿真模型。对系泊船只的运动进行了计算机仿真。给出了其运动响应的时间历程 ,讨论了系缆刚性对系泊运动的影响 ,利用Liapunov理论分析了静止系泊位置的稳定性 ,指出了定性分析方法对于系泊系统设计的意义。

单点系泊船舶非线性动力学特性的试验研究

对潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性和动态分岔特性进行了试验研究。通过试验确定了船舶的平衡系泊点及其Liapunov运动稳定性。以来流速度和系缆长度为分岔控制参数,研究了船舶系泊运动的静态分岔与Hopf分岔特性。对系统的动力学行为进行了定性分类,据此在参数空间中给出了局部分岔集。它将参数平面划分为四个不同的区域,每个区域中船舶的运动模式均不相同,但同一区域内系统的动力学行为是一致的。研究表明,单点系泊船舶具有复杂的动力学响应,试验中观察到吸引子的共存与跳跃和Hopf分岔现象。局部分岔集的确定为系泊系统设计参数的选择提供了依据。