三体船阻力数值计算及方案优选

采用CFD技术模拟了船池试验三体船型在不同速度下的粘性流场,计算中考虑了自由表面效应影响,数值模拟结果与试验结果进行了比较,然后在此基础上计算了侧体对应于不同纵横向位置时的9种三体船方案的总阻力。分析比较各方案的计算结果后,得出三体船阻力性能较优时侧体布局的一般规律,即侧体纵向位置变化对三体船静水阻力性能影响较大,当侧体横向位置不变,在较高速度时侧体纵向向后布置对阻力性能更有利。最后按阻力性能,从9种计算方案中得出优选方案。

带自由面船体绕流场数值模拟

采用CFD技术模拟带自由表面船体周围粘性流场,自由表面采用VOF法进行处理。将计算结果与经验公式估算结果和模型试验结果进行比较,给出阻力系数、波高等计算结果,较好地反映了船体兴波情况。

尾压浪板升力研究及其对WPC耐波性的影响

尾压浪板出现近半个世纪,较好改善了船舶性能。尾压浪板受到方尾、自由液面及鸡尾流的影响,其水动力性能极其复杂。目前大多数资料是试验探索而无理论方面的研究。采用势流理论,考虑方尾、自由液面及鸡尾流的影响,对尾压浪板升力系数斜率和零升力攻角进行研究,推导的公式和试验结果吻合良好。试验和计算表明:升力中心在船体上,升力系数斜率随Fr增加而减小,Fr>0.5左右趋于稳定;零升力攻角随Fr增加而减小,对升力系数影响较大,低速可达-19°,高速可达-6°。研究结果用于穿浪双体船(WPC)耐波性研究,尾压浪板对垂荡几乎没有影响,可减少纵摇约10%。

融入中国元素的邮轮功能空间与外形设计实践

[目的]针对中国邮轮创意设计能力不足、承载欧美生活方式的艺术设计风格无法满足中国人审美需求的问题,开展融入中国元素的本土邮轮设计实践。[方法]首先,在分析中国游客消费特征和行为偏好的基础上,提出客舱选择、饮食方式、娱乐活动和购物消费等个性化的设计目标,完成邮轮功能设置分析和客舱空间设计;然后,将“鲲”形象作为中国文化创意理念来源,从整体轮廓、侧立面、艏艉部、烟囱、涂装和灯光设计等邮轮外形特征元素方面,进行功能舱室区划与外形匹配设计。[结果]从用户行为、文化创意、艺术风格等方面进行邮轮功能空间和外形设计探索,提出了概念设计方案。[结论]所做研究对于提升中国邮轮自主创新和美学设计水平具参考和指导意义。

国外航空母舰主尺度与航速关系的回归分析

采用回归方法研究国外航空母舰航速和主尺度的关系。根据傅汝德数、排水量和动力的分类,分别给出国外各种类型航空母舰的航速预报经验公式,并进行方差和测量熵的分析,提出在各种情况下最佳使用公式的建议。

双断级滑行艇的阻力回归公式

本文以5艘双断级滑行艇模型的试验数据为基础,采用多元线性回归的方法对试验数据进行回归分析,从而导出在不同断级参数情况下双断级滑行艇的阻力回归公式。通过相对误差分析法验证了回归公式的精确性,并根据回归的结果绘制成图以供设计参考。

双断级滑行艇纵向运动稳定性的一种校核方法

目前双断级滑行艇纵向运动稳定性的理论计算方法还不成熟,推荐一种校核其纵向运动稳定性的实用方法,即利用模型试验得到纵向运动时而稳定时而不稳定的临界点组合,再运用最小二乘法拟合试验中得到的若干临界点得出双断级滑行艇纵向运动稳定性界限。用通过模型试验得到的纵向运动稳定性界限校核高速双断级滑行艇纵向运动稳定性能够获得比较准确的结果。

带艉升力板艇的流体动力计算方法

针对艇体对艉升力板的干扰,提出一种计及艇体干扰的艉升力板升力和阻力的计算方法,用于带艉升力板艇的流体动力计算和艉升力板的参数优化。此方法的实质是对进入艉升力板的水流冲角和流速进行修正后,再采用滑行平板的计算方法计算带艉升力板艇的流体动力。应用此方法计算所得的结果与船模试验结果进行了对比,证明此方法是可靠而有效的。

基于FINE/Turbo软件的螺旋桨数值计算方法研究

采用缠绕的方式进行螺旋桨的三维建模,相比较传统的坐标转换方式,其符合螺旋桨叶面成型的原理,建模精度较高。利用FINE/Turbo软件对螺旋桨的三维模型构建全六面体多块结构化网格,采用多重网格数值计算方法,显著提高了计算收敛速度。计算获取了螺旋桨的敞水性征曲线,并与实验值进行对比,其结果表明,基于FINE/Turbo软件的螺旋桨数值计算方法预报值和实验数据吻合良好,具有工程实用价值。分析螺旋桨桨叶的静压分布和流场信息,为后续相关研究提供理论指导和技术支持。

选区激光熔化成型316L不锈钢多孔结构的力学性能

为了减轻或消除人工植入体的"应力屏蔽"效应,提高生物相容性,需要对选区激光熔化(SLM)技术成型多孔结构进行力学性能研究。通过制备316L不锈钢体心立方(BCC)、正十二面体(RD)两种多孔结构,分别进行成型件纵向压缩试验,建立了Gibson-Ashby模型,预测了多孔结构弹性模量值。采用分形插值法,分析了孔隙率、平均孔径、比表面积对多孔结构弹性模量和抗压强度的影响程度。分析试验表明,316L不锈钢多孔结构样件在孔隙率为55.13%~94.74%,平均孔径为1.90~4.22 mm,比表面积0.54~4.33时,其弹性模量为0.375~1.716 GPa,抗压强度为43.19~160.31 MPa。对比人骨弹性模量0.9~1.7 GPa,满足植入体要求。孔隙率、平均孔径、比表面积对正十二面体多孔结构的弹性模量和抗压强度的幅值变化影响较小,对体心立方多孔结构影响较大。正十二面体多孔结构抗压强度为111.75~160.31 MPa,体心立方多孔结构的抗压强度为43.19~158.03 MPa,正十二面体多孔结构的力学性能比体心立方结构性能更好,为选区激光熔化技术制备316L不锈钢多孔结构的人工植入体研究提供依据。

选区激光熔化Voronoi多孔结构的设计与性能预测

为满足医学上多孔植入体的力学性能和生物相容性要求,研究一种利用Voronoi-Tessellation算法生成可控多孔结构的参数化设计方法。分析了以孔棱直径、不规则度及单元距离为结构参数,以弹性模量、抗压强度及孔隙率为响应目标的Box-Behnken设计。结合灰色关联分析,得到多响应目标的最佳结构参数,并建立了灰色关联度预测模型,通过方差分析验证了模型的准确性。结果表明,孔棱直径是影响多孔结构性能最显著的因素。不规则多孔结构的最佳结构参数为孔棱直径0.3 mm,不规则度0.5,单元距离2 mm。得到不规则多孔结构的弹性模量为2.987 GPa,抗压强度为210.048 MPa,孔隙率为89.43%,灰色关联度为0.7895,优化结果与预测结果的符合程度高,误差为1.2%,表明该优化方法切实可行。

选区激光熔化医用316L多孔结构的多目标工艺优化

为解决选区激光熔化技术成形医用多孔结构成形质量较差的问题,研究了工艺参数对316L成形样件致密度、孔隙率差值和表面粗糙度的影响,结合灰色关联分析方法建立了多元非线性预测模型。结果表明,预测模型的拟合度可达96.85%,最优工艺参数分别为激光功率250 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm。优化后的灰色关联度达0.9195,得到样件的致密度为99.25%,孔隙率差值为0.60%,表面粗糙度均值为4.39μm。致密度与激光功率正相关,随着致密度的增大,扫描速度和扫描间距呈现先增大再减小的趋势,孔隙率差值和表面粗糙度与激光功率、扫描速度、扫描间距均保持先减小再增大的趋势。结合激光体能量密度概念,揭示了工艺参数影响成形质量的原因,体能量密度为109.65~145.83 J/mm^(3)时粉末的熔化状态最好。

激光熔覆试件疲劳过程磁记忆检测试验研究

运用金属磁记忆检测技术对激光熔覆试件进行应力评价。对激光熔覆试件进行疲劳试验,检测不同疲劳周次试件表面的磁记忆信号法向分量H_(p)(y)和切向分量H_(p)(x),观察不同疲劳周次的磁记忆信号特征,分析法向分量梯度偏离程度R随着疲劳周次N增加的变化规律。结果表明:随着N的增加,H_(p)(y)曲线均呈顺时针旋转,R值先缓慢增加、后迅速陡增;运用R值作为参量将熔覆试件的损伤程度划分为三个等级,确定试件的安全阈值分别为2.82和9.4。当R值达到9.4的阈值时,试件处于临界断裂状态,应及时干预,确保其安全服役。基于磁弹性效应和裂纹扩展磁机械效应探讨了熔覆试件应力的磁记忆评价机理。

基于安全性的舰船设计程序

尽管当今舰船设计和建造的规范和规则几乎属于指令性文件，但人们对此经常有争议。在IMO内部，建议将“正式安全性评估”(FSA)作为一种工具，使得规范的制订得以改善和更加具有时代性。利用FSA方法的要点制订出适用于一艘舰船或一类舰船的风险评估方法。安全专家对安全评估程序在舰船设计的应用方面进行了调查，所涉及舰船是一艘半增压全冷藏液化石油气(LPG)运输船。在所谓的风险阵里，描述了事故的频率相对于安全状况的影响，计算的风险可以认为尽管降低，但切合实际。根据安全准则和费效比对多种方案进行了对比。利用基于场景的方法而获得的经验，建立了一套在舰船设计中对安全评估技术的一般要求。这些要求使得对不同的评估研究进行有效比较成为可能。

双体船和高速单体船典型破损稳性比较

高速船（ＨＳＣ）规范要求快艇设计者考虑艇能承受约１０％的艇长的纵向破损。由于商用高速渡轮运行速度不断提高，能承受列大长度的舷测或底部破损的可能性似乎较大，尤其是在一次掠射式的影响后。对双体船和高速单体船的典型破损稳性作了评论，并假定多舱破损和连续进水情况。介绍了每种船型排水量和垂直重心计算方法，根据对快艇规范提出的修正衡准作了比较。

从设计师观点看船舶性能中的尺度和粗糙度效应

在没有产生势流分离时要确定船体尺度效应，通常对阻力和升力采用两种不同的计算方法。根据不同的雷诺数，可以基于模拟阻力中的粘性部分预报实船阻力。通常，同样傅汝德数的模型升力系数可作为实船的升力系数。文中提出的方法是以这样的概念为基础的，即升力产生是与边界层粘性影响有关。根据这个方法，在给定的傅汝德数和雷诺数的情况下，应用有粘性／非粘性关系的势流、边界层和尾流计算可确定尺度效应。

适用于2010时期沿海战的区域威慑舰(RDS2010)

本文描述了为２０１０时期设计的区域威慑舰ＲＤＳ２０１０。该舰应能在世界 沿海区域抑制区域性冲突和阻止侵略行径，在可能发生对抗时执行撤离人员的任务。

Theodorsen振动翼修正高速穿浪双体船耐波性预报

应用势流理论求解水动力系数,采用STF二维切片理论预报带T型翼和尾压浪板的高速穿浪双体船的纵向运动耐波性,目前大多数以定常翼理论处理T型翼和尾压浪板,高航速下升沉和纵摇峰值预报结果较实验结果偏大。为改善高速穿浪双体船耐波性预报,将Theodorsen振动翼理论应用到穿浪双体船耐波性预报中,较好地解决了预报结果偏大问题,并对T型翼和尾压浪板减摇机理进行了阐述,垂荡峰值的预报误差较小,可达1.29%,纵摇峰值误差可达1.41%。