基于不同海浪谱船舶极限海况运动统计特征值预报分析

船舶在恶劣海况下的运动极值预测对于船舶航行安全性的评估至关重要。现阶段在进行船舶运动极值预测时,常以单峰谱波浪模型为主,而大量的海浪观测资料表明,在海面上纯风浪与涌浪的情况出现较少,大部分以混合浪的形式出现。本文计算某船型在规则波下的运动响应,根据计算结果分别使用ITTC单参数谱波浪,Ochi-Hubble谱不同频率能量的混合波浪,对高海况下船舶运动统计特征值进行预报,比较分析船舶在18kn、24kn、30kn不同浪向角下的升沉、纵摇、横摇运动单幅有义值,探究不同海浪谱在极限海况下对船舶运动幅值的影响,为恶劣海况船舶的安全航行提供参考。

长峰与短峰不规则波对船舶运动与波浪载荷的影响分析

[目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船舶运动与载荷响应的短期及长期统计值,并分析短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应的影响。随后,基于水池模型试验和大尺度模型海上试验,对比验证长峰与短峰不规则波中船舶运动与载荷短期响应谱及概率统计值的差异性。[结果]结果显示,在同等级海况下迎浪航行时,长峰波会夸大船舶的载荷响应统计均值,而低估真实海浪下的极值载荷;二维长峰波中的船舶运动及加速度能量集中在某一频率附近。[结论]船舶在真实三维海浪中的运动与载荷响应与二维长峰波中的响应存在显著差异,短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应有着显著影响。

加装尾压浪板单体复合船型运动预报研究

为改善单体复合船型静水阻力性能,在传统单体复合船型基础上在尾部加装尾压浪板,可以改善其静水阻力性能,同时其耐波性能也得到提升.对加装尾压浪板的单体复合船型开展纵向运动预报研究,先后采用切片法进行理论预报,分别用二维RANS方法和三维RANS方法计算船体剖面及尾压浪板水动力系数,RANS方法计算组合附体和尾压浪板的升力系数.通过与模型试验结果比较表明,采用的预报方法可以用于加装尾压浪板单体复合船型纵向运动预报.

实际海浪环境下大尺度模型试验研究

舰船环境适应性研究引起世界各海洋强国的高度重视,研究采用实际海浪环境下的大尺度模型试验方法通过近海岸海区实际海浪环境下大尺度模型运动物理仿真试验研究,分析了近岸波浪特征,并基于NARMAX(带外生变量的非线性自回归滑动平均模型)模型应用谐波探测法求解船模非线性系统频率响应函数通过与水池小尺度模型试验结果比较,表明该试验方法可行,为舰船环境适应性研究提供了一种有效的试验手段.

考虑粘性和航态影响的单体复合船型运动预报

理论与试验研究表明,单体复合船型可以大幅提升舰船耐波性但对其静水阻力影响不大。如何准确预报该船型的运动性能一直是人们关心的问题。文中采用STF法预报深V船型与深V单体复合船型的纵向运动。研究表明,由于传统切片法基于势流理论,无法反映出复合船型组合附体的粘性效应,因此预报结果与试验结果有很大偏差。文中提出采用考虑粘性的CFD软件Fluent计算带有组合附体部分船体剖面的水动力系数,采用RANS方法计算组合附体的升力系数,同时考虑高速时船体航行姿态的影响进行修正。结果表明文中采用的预报方法可以有效提高单体复合船型运动预报精度。

静水环境船模自航试验数值模拟分析

船舶在静水环境中的快速性研究需要对主船体静水阻力、螺旋桨敞水特性、船体航行姿态等进行综合分析,船模自航试验是研究船舶快速性的重要手段。基于计算流体力学(CFD)方法,对船舶自航试验开展数值模拟与分析,采用体积力模型计算了某螺旋桨敞水特性曲线,计算了某船模型在静水中的自航性能。通过数值模拟,得到了螺旋桨推力系数、螺旋桨扭矩系数等自航参数以及船体阻力、姿态等,分析了船体模型在不同航行状态下的船体快速性。

低内倾干舷单体复合船型模型试验研究

文章所研究的船型是以某圆舭船型为母型,采用低内倾干舷和后倾穿浪艏设计,应用减纵向运动组合附体技术生成的新型单体复合船型。文中对该新型单体复合船型开展了水池模型试验研究,试验内容包括静水阻力试验、规则波及不规则波耐波性试验,并与圆舭原船型和常规单体复合船型模型试验结果进行比较。模型试验结果表明新船型比圆舭原船静水阻力性能得到提升,高速36 kns时减阻3%以上,耐波性较圆舭原船得到大幅提升,30 kns平均减纵摇达50%,综合航行性能得到大幅提升,且优于常规单体复合船型。

单体复合船型艏艉附体水动力性能模型试验分析

为了研究艏艉附体对单体复合船型水动力性能的影响,以某单体复合船为研究对象,针对不同组合附体及尾板方案开展了水池模型试验.通过不同附体方案的模型静水阻力和耐波性试验,分析了半潜体、艏鳍及尾板参数对单体复合船型水动力性能的影响,总结了影响规律.试验结果表明,半潜体、艏鳍及尾板对复合船型静水阻力均有影响,但影响机理不同,艏部组合附体使复合船型的耐波性得到大幅提升,尾板对耐波性的改善贡献较小.试验结果能为组合附体和尾板的优化设计提供参考.

千吨级单体深V复合船型构型研究

深V船型较圆舭船型具有优良的耐波性能。在深V船型船首底部加装减纵摇组合附体生成深V单体复合船型可以使其耐波性得到大幅提高,且具有在波浪中高速稳定航行的能力。本文以某千吨级圆舭船型为母型,保持排水量基本不变,生成深V型主船体,再应用减纵摇组合附体技术和尾板技术生成千吨级单体深V复合船型。通过主船体线型设计及组合附体构型和水动力布局的优化组合使单体深V复合船型静水阻力性能与原船型相当,同时耐波性得到大幅提升。经数值模拟和模型试验验证表明,本文提出的复合船型静水阻力与原船型相当,耐波性得到大幅提升,达到预期目标。

深V单体复合船型纵向运动性能研究

针对提出的深V单体复合船型从理论预报与模型试验研究其纵向运动性能。理论预报采用STF法,在水动力计算中加入粘性与航态修正;在船模拖曳水池进行耐波性试验。理论计算与模型试验结果表明:考虑粘性与航态修正的STF法能够较好地预报深V单体复合船型的纵向运动性能,满足工程精度要求;深V船型耐波性比常规圆舭船型较优,加装减纵摇组合附体后其纵向运动性能进一步得到大幅提高。

《船舶结构设计》课程体系与课堂教学方法探讨

《船舶结构设计》是船舶与海洋工程专业本科生专业指定选修课。该课程前期知识体系要求较高,与学生就业联系紧密,如何提高该课程课堂教学质量是需要研究的课题。本文首先介绍了《船舶结构设计》课程知识体系,然后介绍了课堂教学中采用互动式教学方法及多媒体教学手段的应用,探讨了课堂教学效果,给出了该类课程课堂教学方法的建议。

内倾干舷单体复合船型运动预报

本文所研究的船型是以某圆舭船型为母型,采用低内倾干舷和后倾穿浪首设计,应用减纵向运动组合附体技术生成的新型单体复合船型。本文对该新型单体复合船型开展运动预报研究,应用RANS方法计算船体水动力系数,研究该船型水动力特性。对该船型进行纵向运动性能预报,将预报结果与模型试验结果进行对比分析。结果表明,本文采用的预报方法能够反映出内倾干舷单体复合船型的水动力特征,预报精度达到工程精度要求。

船体结构应力监测点的选取方法研究

船体结构应力实时监测系统通过在船体结构中植入应变传感器实现对结构强度的实时监测与评估。文章对船体结构应力实时监测系统中应力监测点的选取方法进行了研究。通过全船结构有限元分析方法得到船体结构在外载荷作用下的结构应力响应,在此基础上对结构监测点进行选择,通过根据高应力部位和考虑海况信息两种途径对监测点进行选取,并依据选定监测点位置处的受力特点给出了传感器的布置方法,最后给出了一条船的应用实例。

千吨级高耐波性单体复合船型模型试验研究

文章对哈尔滨工程大学研发的千吨级单体复合船型进行快速性和耐波性试验研究,通过对千吨级圆舭母型船、加装组合附体及改进深V型加装组合附体等复合船型进行模型试验,分析比较不同方案的阻力性能和耐波性能。试验结果表明所研发的深V单体复合船型,能在兼顾阻力性能的前提下,使纵向运动得到显著改善,大幅提升了千吨级单体船的耐波性能。

网架式网箱浮架结构设计载荷与屈服强度分析

网架式模块化深远海养殖平台由多个网架式网箱模块组合而成,能更好的适应深远海环境。为便于分析网箱模块浮架结构强度,本文不考虑网衣的作用,只针对单个网箱模块浮架结构屈服强度开展研究。采用Morison方程结合CFD计算的网架结构水动力系数,计算网箱浮架结构波浪载荷响应,确定设计波参数,计算得到设计载荷。然后应用有限元方法,计算浮架结构在设计载荷下的应力响应,对结构的屈服强度进行校核,对球、管节点进行网格细化以对其进行局部强度分析。研究结果表明设计的网架式网箱浮架结构在6 m波高下结构屈服强度满足规范要求。

沿海风浪环境下大尺度船模耐波性试验研究

利用浮标式浪高仪对沿海海浪环境进行测量分析,建立适合在沿海开展试验研究的大尺度遥控遥测自航船模测试系统,开展同吨级圆舭船型和深V复合船型大尺度船模在沿海风浪环境下的耐波性试验研究,并将试验结果与拖曳水池小尺度模型试验测试结果进行对比分析。试验结果表明深V复合船型耐波性较圆舭船型得到大幅改善,且沿海风浪环境下大尺度模型运动特征与水池小尺度模型有较大差别。

基于CFD的网架式网箱浮架结构波浪载荷计算方法研究

深海网架式模块化渔场是一种新型的海上渔场养殖平台,网箱浮架结构在海浪中的波浪载荷是该平台设计研究中的关键环节.在应用Morison方程计算网箱浮架结构的波浪载荷时,浮架中的球体与管结构的连接形式会对周围的流场产生影响,而且Morison方程中水动力系数的选取在考虑粘性影响方面存在不确定性.论文尝试应用CFD方法计算球管结构水动力系数,并通过Morison方程对网架式网箱浮架结构的波浪载荷进行计算分析,然后将它与CFD数值模拟得到的浮架结构波浪载荷计算结果进行比较.研究表明,采用CFD与Morison方程结合的方法能够较好地计算网箱浮架结构的波浪载荷.

单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种粘性修正方法

对单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种修正方法进行了比较。分别采用横向流理论方法和RANS方程数值计算方法,计算了单体复合船型的水动力修正系数,应用STF法对舰船的纵向运动进行了预报,并将预报结果和模型试验值进行了比较分析。结果表明,两种方法都能在一定程度上反映组合附体的减摇效果,可用于单体复合船型的运动预报。其中,基于RANS方程数值计算方法预报精度较高,具有良好的工程应用价值。

舰船大尺度模型耐波性试验海浪相似性分析

为了研究实际海浪环境中舰船大尺度模型试验海况的相似性,本文选取了不规则波海况的有义波高、特征周期和波能谱型为代表,基于某沿海海浪的大量统计数据分析了近岸海浪与远洋海浪的相似关系,并提出了大尺度模型试验海况选取原则及方法。研究表明,通过合理设计和选取模型缩尺、试验海域位置、气候季节、天气状况等条件,可保证模型试验海况与实船海况的相似性,从而论证了在真实海况下开展大尺度模型耐波性试验的可行性和科学合理性。

水面舰船风浪环境适应性模糊综合评价方法

为了研究舰船实际航行中的综合性能,综合船舶原理的多个学科对水面舰船风浪环境适应性提出一套全面的评价指标,采用层次分析法和熵值法的主客观综合方法得到各指标权重,并采用模糊综合评价模型作出最终评价。综合评价过程中通过选用半岭型函数将数据转化为百分制和选用正态分布函数确定隶属度使得评价结果更加合理。通过以某船型优化为算例的风浪环境适应性综合评价结果表明该评价方法具有一定的应用价值。