范佘明:基于模拟器的船舶航行性能虚拟测试系统

用于航海模拟器的仿真模型既要简单以满足实时性的要求，又要有足够的精度以满足测试精度的要求，通过操纵运动与波浪诱导运动的叠加来模拟船舶在波浪上的运动。操纵运动通过求解基于水动力分析的运动微分方程得到，仅考虑二阶波浪力对操纵运动的影响。船舶在不规则波上的运动响应简化为许多规则波上运动响应的叠加。

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。

IMO第二代完整稳性骑浪横甩衡准规范研究

本文针对国际海事组织(IMO)目前正在制定的第二代完整稳性衡准中的骑浪/横甩稳性失效模式展开了研究,详细阐述了最新的衡准草案规范并编制了计算程序。在此基础上,以一条远洋渔船为例,开展了静水阻力拖航试验,研究了规范中所涉及的输入参数对于衡准校核结果的影响,包括静水阻力、螺旋桨推力系数等。结果表明,静水阻力数据对于校核结果的影响很大,而螺旋桨推力系数等的影响则较小。本研究对于IMO确立该衡准规范具有参考价值,对于船舶设计人员也有一定的指导意义。

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系 ,建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性 ,进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型 ,初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响 。

基于人工神经网络和遗传算法的喷水推进泵叶轮和导叶匹配优化方法研究

为提升喷水推进泵的水力性能,对现有水力模型动叶轮和导叶体的叶片几何形状进行匹配优化设计。该文针对影响喷水推进泵性能的叶轮叶片载荷、导叶叶片载荷、积迭位置等参数,采用拉丁超立方抽样方法进行样本空间采样,应用RANS方程对各样本进行定常数值求解,得到泵的性能参数,基于人工神经网络,建立泵设计参数和性能参数之间的映射响应模型,并以效率最高为目标,采用遗传算法进行优化,获得性能优异的喷水推进泵水力模型。该过程迭代循环自动完成,可缩短水力模型的设计开发周期。结果表明:优化后,在保持泵扬程不变的情况下,内流场显著改善,计算设计点效率达到91.8%,经过试验验证后效率达到88.9%,高效区流量范围拓宽15%。

基于人工神经网络的船舶操纵性能预报方法

本文以单桨肥大型船回转性能为例，探讨应用改进的ＢＰ神经网络建立船舶操纵性预报 数学模型的方法。研究结果表明，只要选择适当的学习样本、网络结构和学习算法，该数学模 型的预报精度在工程上可以接受。

船舶在波浪中操纵运动的模型试验研究

介绍了船舶在波浪中的操纵运动船模试验的模型、方法、内容和结果 ,并对试验结果进行比较 ,据此初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响。

关于船舶在波浪中操纵运动计算方法的一个评注

本文回顾了船舶在波浪中操纵运动计算方法的发展历史，详细介绍了两种典型的研究方法。

低速肥大型船舶球首型线选优软件的开发与应用

介绍了低速肥大型船舶球首型线选优软件的构成、功能和使用方法。以4型船29个球首方案为例，验证了软件的可行性；同时，应用该软件分析了球首主要参数对首部流线及船舶阻力的影响。

非线性波浪条件下二阶传递函数的研究

本文应用交叉双谱分析方法,在考虑波浪非线性的条件下,给出系统二阶传递函数的数学表达式,通过模拟计算和模型试验证明了其正确性。根据所得到的表达式,分析了波浪的线性假定对估算二阶传递函数的影响程度,结果表明,该假定在工程上是可以接受的。

波浪中载液船舶运动的时域模拟

基于势流理论,采用切片法和脉冲响应函数方法实现船体时域运动,同时采用黏性流理论模拟计算舱内液体的非线性晃荡,进而建立了波浪中载液船舶耦合运动方程.该方法考虑了波浪、船体、液舱晃荡之间的耦合作用,并结合船体内外流场特点分别采用了势流和黏性流理论,具有较高的计算效率.研究结果表明:通过数值模拟计算和模型实验,数值模拟计算能够清晰显现液舱晃荡对船体全局运动影响,船体运动响应曲线与模型实验结果吻合良好.

喷水推进收缩流泵导叶的水动力优化设计方法

为解决新型喷水推进收缩流泵因径向尺度小、导叶动负荷大引起的水动力问题,提出一种用于喷水推进收缩流泵导叶水动力设计的三元可控速度矩方法.基于收缩流式叶轮,通过控制过流面积变化优化导叶子午面,实现从泵进口到出口的全收缩.根据可控速度矩原理,针对叶轮出口流场与收缩流式导叶特点给定子午面速度矩分布,完成了导叶片三元可控速度矩设计,建立了收缩流式导叶模型.应用经过试验验证的推进泵数值模拟试验方法进行推进泵内流场与外特性计算分析.结果表明,设计工况点处推进泵模型效率由原设计的87%提升至90%,导叶轴向长度缩短了20%.设计优化效果显著,能够满足工程应用要求,从而解决了水动力问题.

骑浪/横甩稳性失效评估软件开发及样船计算研究

论文针对国际海事组织(IMO)目前正在制定的第二代完整稳性衡准中的骑浪/横甩稳性失效模式展开研究。在详细阐述最新草案规范要求及校核流程的基础上,开发了"IMO第二代完整稳性骑浪/横甩评估软件"以方便用户更直观清晰地完成骑浪/横甩稳性失效模式评估。利用该软件对多艘样船进行了衡准校核,分析了草案的合理性。研究所得结论对于IMO最终确立新衡准规范具有参考价值,所开发出的评估软件可服务于船舶设计,为国内船舶工业界应对IMO第二代完整稳性的新规范要求提供了相应的技术支撑。

船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准影响研究

骑浪/横甩是IMO船舶第二代完整稳性的五种失效模式之一,是一种基于概率的稳性衡准,制定规范的目的是更有效地保障船舶在实海域中的航行安全,确保不发生稳性失效情况.本研究中,以IMO有关成员国提出的最新版骑浪/横甩薄弱性衡准草案为基础,基于自主开发的骑浪/横甩薄弱性衡准校核软件,针对围网渔船开展了样船计算和比较分析,研究IMO正在制定的骑浪/横甩薄弱性衡准方法对该类船型的适用情况,分析船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准的影响,为我国参与国际法规制定,提出针对骑浪/横甩薄弱性衡准的提案提供技术支撑和依据.

小舵角工况下吊舱推进器空泡性能试验研究

船舶在航行中需要在小舵角范围内频繁操舵以保持航向,因此在小舵角工况下吊舱推进器的空泡性能尤为重要。通过试验,对小舵角(±5°)范围内吊舱推进器的空泡性能进行了观察。同时,在0°舵角工况下,对船体以及吊舱上螺旋桨诱导的脉动压力进行了测量,验证了吊舱推进器的设计及应用状况。

基于改进型消灭曲线法的横摇阻尼估算（英文）

自由衰减试验仍是目前最为有效且常用的估算横摇阻尼系数的方法。横摇阻尼系数的估算精度对于船舶横摇运动的预报起着至关重要的作用。通常采用所谓的消灭曲线法来分析自由横摇衰减数据。该方法的一个不足之处在于其推导是基于忽略了非线性恢复力项的自由横摇运动方程。另一方面,考虑更多非线性成分的能量法能够纳入该因素影响但在实施过程中较为复杂。文中提出了一种改进型的消灭曲线法,能够纳入船体非线性恢复力项的影响。所提出的方法形式简单且相比能量法更易于实施。数值试验证明了改进型消灭曲线法的正确性,并展现了其相对传统消灭曲线法所具有的优势。

IMO第二代完整稳性骑浪/横甩评估软件研发

国际海事组织(IMO)目前正在制定的第二代完整稳性衡准将对我国船舶工业产生重大影响。针对衡准草案中的骑浪/横甩这一稳性失效模式展开了研究,参考新一代完整稳性的衡准技术框架,采用三层结构提出了一个系统的骑浪/横甩评估体系。为方便用户能更直观清晰地完成整个稳性评估过程,开发了IMO第二代完整稳性骑浪/横甩评估软件,着重对第二层衡准的评判进行了阐述与探讨,并以一条远洋围网渔船为例对软件进行了展示。所开发出的评估软件具有一定的实用价值,为国内船舶工业界应对IMO第二代完整稳性新规范要求提供了相应的技术支撑。

船舶零航速减摇技术研究

对船舶零航速减摇技术开展了研究。针对一艘内倾船的船型,基于纵向拍动方式设计了零航速减摇鳍,提出零航速减摇鳍的控制策略,并在拖曳水池开展了零航速减摇模型试验。通过船模试验对零航速减摇鳍及其控制策略的减摇效果进行了验证,并得到了零航速减摇鳍的控制规律。设计的零航速减摇鳍能够提供较大的升力,具有显著的减摇效果,在4级海况下减摇效果达到40%以上。

实船测试航速修正方法评述

介绍实船测试航速修正方法的研究进展,分析了几种常用修正方法的基本原理,及其修正因素和所需要的数据,对修正方法的应用提出了建议.

基于CFD的实船阻力快速预估方法

介绍了一种实船阻力快速预报的方法,通过数值计算得到形状因子(1+k)以及兴波阻力系数,结合实船试航积累的模型-实船相关系数,快速预报船舶的阻力性能。对两型不同类型的船舶应用该方法预报其设计工况附近的阻力性能,预报结果得到实船试航结果的验证,表明该方法具有值得期待的工程应用前景。