空投方舱入水静力分析研究

针对降落伞空投方舱入水问题进行了静力分析,以得到典型载况下的最佳入水角.确定了方舱主尺度及船型参数.首先,假定入水角,计算不同吃水深度下的静水力特性;然后,假定重心高度,计算艏部和艉部入水时的复原力矩,得到复原力矩曲面图谱;最后,通过计算超载、满载和空载3种典型载况下的倾覆力矩,进一步确定入水静力平衡曲线,得出3种典型载况下的最佳入水角.结果表明:在艏部入水时,超载下最佳入水角为38°,满载下最佳入水角在10°~90°,空载下最佳入水角为12°;在艉部入水时,超载下最佳入水角为58°,满载下最佳入水角为55°,空载下最佳入水角为51°.并可将结果用于约束其他载况下的最佳入水角.通过空投方舱入水角要求可约束某一载况下重心高度可行域,为后续设计和空投入水提供技术参考数据.

锚泊方式对小型浮船坞横倾角的影响

对于采用锚泊方式泊碇的浮船坞,规范要求在设计阶段对其在抬船作业工况下的横倾角进行校核,使其在规定风压下横倾时甲板边缘不入水,而实际校核浮船坞的横倾角时通常假定浮船坞处于漂浮状态,没有考虑锚泊力的影响,造成校核结果存在偏差。对此,通过分析锚泊方式对浮船坞横倾角的影响机理,得出兜底式锚泊会加大横倾角,分散式锚泊会减小横倾角的结论,并推导锚泊方式下的浮船坞横倾角计算公式。以某小型浮船坞为例,就锚泊系统选型和锚泊力等因素对其横倾角的影响进行全面分析,供同类型浮船坞的设计参考。

基于COMPASS iStability的浮船坞稳性计算

为比对分段建模与整体建模工作量及稳性计算结果,选取某浮船坞,采用命令流方法,对坞墙无开口,做5分段建模和整体建模稳性计算,对坞墙有开口,做7分段建模和借助体过渡整体建模稳性计算,结果表明,无论坞墙有无开口,整体建模比分段建模节省约一半工作量,两种建模方式稳性计算精度相同,建模过程表明,命令流方法整体建模计算稳性,高效快捷。

极端工况下浅水大型半潜漂浮式风机动态响应分析

利用WADAM程序进行三维辐射/衍射频域分析计算,计算时域分析所需的相关水动力系数,如附加质量、辐射阻尼、一阶/二阶波浪力传递函数和RAO等。优化设计一套适用于浅水的悬链式系泊系统,利用ORCAFLEX开展对大型半潜漂浮式风机在50年一遇极端工况下风浪流耦合环境条件模拟。分析大型半潜浮式风机在极端工况下完整系泊和考虑系泊失效(单缆破断)情况下的运动响应、塔顶加速度及锚链设计张力等风机关键控制参数。结果表明,该大型半潜漂浮式风机稳定性好,完整系泊和单缆破断运动和系泊性能表现优异,风机关键控制参数均能满足50年一遇极端工况的设计值要求。

水下爆炸气泡上浮量预报研究

采用理论分析与水下爆炸试验相结合的方法,对水下爆炸气泡上浮量进行了研究。首先,根据无量纲化气泡上浮量与脉动周期正比例关系,推导出了基于测量周期的气泡上浮量计算公式;根据气泡上浮量测量结果,对无限水域气泡上浮量计算公式进行修正,得到了考虑边界条件影响下气泡上浮量计算公式。其次,基于测量周期计算得到了水下爆炸气泡上浮量,经与试验测试结果进行比对,两者吻合较好;基于上浮量、冲击波峰值计算得到了气泡脉动实际峰值,进而得到了气泡脉动实际峰值与测量峰值之间的比例系数;基于测量冲击波峰压和修正后气泡峰压计算得到了上浮量,并由于脉动周期测量值计算得到的上浮量进行比较,两者平均误差仅为3.68%。最后,考虑边界条件的影响,对小当量装药的上浮量进行了测试,试验测试与理论计算结果平均误差为7%。研究表明:底部的存在使气泡周期变大,底部的吸引作用使上浮量变小,导致上浮量计算结果存在一定偏差;空化作用的影响,导致气泡脉动峰压测量值偏大;理论计算值与试验结果偏差在工程允许范围内,表明了论文中提出的计算模型可应用于工程实际。

超大型船舶带纵倾漂浮出坞分析

针对某30万吨级超大型船舶的大纵倾漂浮出坞进行结构安全评估,制定一种适于工程应用的带纵倾漂浮出坞结构安全评估流程。基于简化梁理论建立综合考虑船体梁刚度、坞墩弹簧刚度及重力浮力载荷交互作用的连续梁数值计算模型,分析大纵倾漂浮出坞过程坞墩支反力变化规律,确定漂浮配载各阶段对应的坞墩支反力分布。建立艏尖舱和艉部机舱区域局部双层底有限元模型,将最危险坞墩支反力反加至模型上进行结构强度校核,并提出相应的加墩措施。计算结果表明,通过坞墩支反力反算船体局部结构安全,坞墩支反力的计算精度在工程上可以接受,且进出坞的漂浮浮态应尽量接近正浮或者在纵倾安全限制值以内,确保漂浮出坞的安全性。

浮动式海洋能源转换平台水动力特性研究

海洋能作为一种具有巨大潜力的清洁能源,在未来的能源发展中扮演着重要的角色。文中考虑到海上资源丰富,又结合现有技术水平设计了一款集太阳能、风能、波浪能三位一体的浮动式海洋能源转换充电平台。设计目的是为不同的水上用电设备(如电动船、水下机器人等)进行能源补给,保证充电效率。平台在海洋中的稳定性十分重要,文中利用STARCCM+软件作为分析工具,采用直接输入造波法,通过模拟五阶波,对充电平台在3.3 m波高下的六自由度响应进行仿真分析,得出横荡时幅值变化较大,然后计算不同波高、不同周期和不同来流方向下对横荡幅值的影响。结果表明,随着波高增大,横荡幅值变化范围减小;随着周期增加,幅值变化越平稳;在不同的来流方向下,随着时间的变化,幅值变化缓慢增大。通过对平台在不同波高、不同周期和不同来流方向下的横荡运动响应对比图得出,在某些时刻横荡幅值出现了不稳定的状态,但长期来看,其变化呈现出平缓而上升的趋势并且发现长周期的幅值变化相对于短周期更为稳定,为后续课题研究提供参考。

船舶CFD不确定度分析及ITTC临时规程的初步应用

该文在学习和消化国际船模水池会议(ITTC)的CFD(计算流体力学)不确定度分析临时规程的基础上,对潜艇标模SUBOFF光体的黏性绕流场进行了数值计算,应用ITTC临时规程对数值结果的不确定度进行了分析实践。通过实践,作者体会到:ITTC方法提供了一种比较直接、可靠的途径,不需更改求解器,相对容易实施;但是,目前ITTC的临时规程还只适合于简单对象,对复杂对象,实施上有较大的难度;为了更好地进行CFD不确定度分析,较多的实践经验是必不可少的。

多体船型完整稳性计算

多体船的设计概念是通过采用大长宽比的主船体来有效减小兴波阻力 ,而由此带来的稳性损失由两侧片体来弥补 .采用静力学方法对多体船横倾状态下的受力情况进行分析 ,建立了多体船完整稳性的计算模型 .以一多体船方案为例进行完整稳性计算 ,分析了侧体跨距、排水量等参数对静稳性臂的影响以及静稳性曲线的特征 ,并对不同形式多体船的稳性特征进行了比较 .分析显示 ,多体船的横稳性主要受到侧体的排水量和横向位置的影响 。

数值水池短峰不规则波模拟研究

基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟。文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值/谱吻合相当好。之后进行了短峰不规则波的数值模拟,模拟结果与特征值/目标谱也相当接近。

螺旋桨/船体粘性流场的整体数值求解

螺旋桨和船体是相互作用的,孤立地对螺旋桨或船体流场进行数值模拟均无法有效地对它们的相互影响进行研究。本文采用周向平均的混合面处理方法,实现了螺旋桨/船体流场的整体计算,计算结果和试验数据进行了比较,表明该方法能很好地模拟螺旋桨和船体之间的相互影响,从而揭示了真实螺旋桨和船体之间相互干扰的内在规律。本文研究结果为研究螺旋桨和船体相互影响提供了更加精确和实用的研究手段。

船舶粘性流动计算中湍流模式应用的比较

针对六种不同的湍流模型,本文数值模拟了油轮SR196A的粘性绕流场,计算得到的阻力系数和桨盘面处流场和试验结果进行了比较。结果表明,SSTk-ω模型和试验结果符合较好,是目前硬件条件下比较适合船舶粘性流场数值计算的一种湍流模式,本文结果可以为复杂船型粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。

绕船体粘性自由面流动的数值计算(英文)

考虑自由面的船舶粘性流动计算由于其复杂性和对计算机硬件的较高要求 ,只是到了最近几年才得到较大发展 ,而在国内尚属起步阶段。本文使用VOF方法计算了绕Wigley船型的粘性自由面流动 ,湍流模式选择了SSTk -ω模型。计算获得了船体上波形以及船波等值线图。同时考察了三个不同横截面上的流动状况。计算得到的阻力还和发表的试验结果作了对比 。

小型无人帆-潜航行器的结构设计

海洋资源的开发有着重要的战略地位,海洋监测技术也随之而发展,同时风帆因其结构简单、气动性能好、无需额外动力等优点受到大家的关注。本文设计的小型无人帆-潜航行器可以进行海洋监测活动,采用风帆-螺旋桨混合动力,借助风帆推动航行器运动,可以达到节能减排的效果。首先,对针对航行器进行总体设计,确定航行器的艇体结构、翼帆结构;然后,利用STAR-CCM+软件对航行器主体进行水动力学性能计算,根据不同速度下的压力云图得出结构阻力较大的部位,为后续继续无人帆-潜航行器的结构优化提供参考。

浅析空气爆破吹扫法在LNG船低温管的应用

LNG运输船低温货控系统管路清洁要求比一般船舶系统管道要求要高,且需要多次清洁,清洁后的管路系统若不马上投入使用,还需要在管道内充入干燥的空气或者氮气进行保护,避免管道内部二次污染。由于船东明确不接受使用淡水串洗进行清洁,而且采用压缩空气憋压的方法很难对大管径管内的异物吹扫干净。通过借鉴陆用LNG管道建造工程的使用案例,结合本项目低温管的规格和布置,选择采用爆破吹扫法对低温管进行清洁催扫。希望通过本文阐述,可为后续船舶建造项目提供参考。

喷水推进船舶骑浪横甩薄弱性衡准校核方法

当前国际海事组织(IMO)二代稳性规范中骑浪/横甩稳性失效模式的第二层薄弱性衡准校核方法仅适用于采用常规螺旋桨推进方式的船舶。然而,采用喷水推进方式的船舶同样属于该稳性失效模式的敏感船型,因此有必要建立此类船舶的规范校核方法。本研究通过类比螺旋桨推力模型,建立喷水推进系统的力学模型,在不改变当前骑浪/横甩第二层薄弱性衡准校核理论方法和框架的前提下,通过最少的流程变动实现适用于喷水推进船舶的第二层薄弱性衡准校核,并基于实泵数据和样船算例证明所提出方法的有效性。基于研究成果形成专门针对喷水推进船舶的规范校核方法,突破当前规范在船舶推进方式方面的局限性,不但使规范变得更为完备,而且能为喷水推进船舶的稳性安全评估提供有利的技术支撑。

带自由面肥大船粘性绕流场的数值模拟

采用直接求解RANS方程的方法对带自由面的肥大型船舶的流场和阻力进行了数值计算,湍流模型选用RNG k-!两方程模式,自由面的处理采用VOF方法。数值计算结果与已公开试验数据的定量比较相当吻合。计算结果的分析表明:文中发展的CFD计算方法可以满足于带自由面肥大型船舶快速性工程预报的要求。

k-ω湍流模式在船舶粘性流场计算中的应用

湍流模式的选取对精确预报船舶艉部流场至关重要,本文利用SSTk-ω湍流模型计算了SR196A油船模型的粘性绕流场,船艉三个截面上的轴向速度等值线和横向速度矢量的计算结果和文献提供的试验值进行了对比,结果符合得很好,同时计算得到的阻力系数也与试验值进行了比较,结果同样令人满意。表明SSTk-ω湍流模型在船舶粘性流场的计算中有较强的应用能力。

湍流模型在船舶计算流体力学中的适用性研究

采用CFD技术研究船舶黏性流场,能提供迅速的、准确的和低成本的船舶水动力性能以及全面、精细的流场信息预报结果,将有望成为船舶航行性能预报和优化的主要手段之一。通过总结前人对各种湍流模型在流场计算中的应用研究,对船舶CFD中湍流模型的选择方法进行了讨论。并采用标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Realizablek-ε模型、标准k-ω模型及SSTk-ω模型分别对集装箱船、油船和散货船绕流流场进行了数值计算,通过对流场分析及与试验结果比较得到了一些有意义的结论。

影响半潜船初稳性高度限值因素及其作用机理

为探究半潜船初稳性高度(GM)限值的影响因素及其作用机理,对常规的动平衡公式做了分析改进,基于特重大件的装载特点,建立了半潜船初稳性高度安全限值的理论计算公式。通过变参数分析法定量计算了特重大件的质量、重心高度、受风面积、风压中心位置、海上风速、摩擦系数等参数对半潜船初稳性高度安全限值的影响程度,进而揭示各影响因素对初稳性高度安全限值的影响规律。最后结合半潜船载运特重大件实际案例,计算分析了各因素变化对半潜船初稳性高度限值的影响规律,证明了所提出的半潜船初稳性高度安全限值理论计算方法的合理性。