船舶路径规划数值仿真

本文对动力定位船舶的路径规划进行数值仿真研究,首先建立船舶的数学模型,通过设定路径点生成的路径与船舶之间的几何位置关系生成追踪策略,计算船舶当前时刻的期望艏向;应用控制算法得到控制船舶达到期望艏向所需的控制力矩;最后计算控制船舶达到期望运动速度所需要的纵向推力。同时分析船舶在波浪环境作用下,按照规划路径移动时的运动响应及推进器推力变化情况。

海冰与柱状结构作用的近场动力学数值模拟

海冰与海上平台结构之间的相互作用是冰力学以及海洋结构工程应用领域的重要问题,其涉及到冰的破坏形式、冰载荷预测以及冰激振动等一系列复杂问题。为深入理解二者间相互作用的规律及实质,将无网格的键型近场动力学方法与单自由度振动方程相结合,模拟海冰与柱状结构相互作用过程中海冰的挤压破碎情况以及平台结构的振动情况。其中,海冰被简化为弹脆性材料,满足线弹性本构关系。数值结果显示:所采用的数值模型能够较为准确地对冰力值及结构的冰激振动响应进行计算。此外,针对桩径、冰速进行了参数化分析,总结了其对冰载荷、结构振动位移等计算结果的规律性影响。

船载固体散货流态化数值分析

散货船装载的镍矿、铁矿在运输过程中会发生流态化,流态化导致货物流动性增强,从而降低船舶稳性。当船舶在波浪中航行时,货物的移动会产生一个额外的力矩,该力矩有可能导致船舶倾覆。基于离散元方法,对不同含水率的货物进行了静倾斜、休止角的数值模拟,在全尺度计算中给定了颗粒尺寸和时间步长的选取标准,并采用全尺度货舱模型分析了影响货物稳定性的关键参数。该数值分析方法可为固体散货海上运输过程中船舶稳性预测和安全隐患评估提供参考。

入水角对无人水下航行器自由入水影响的数值模拟

基于雷诺时间平均Navier-Stokes方程和流体体积函数法,对有相同初速度、不同入水角的UUV在相同高度的跌落入水进行数值模拟。分析垂向载荷、UUV周围压力和流动随入水角的变化,并研究UUV入水过程中的运动状态。结果表明:UUV的垂向载荷在其入水过程中存在多个峰值,砰击力系数随着入水角的增加而非线性减小,尾部先入水时的砰击力更大。