基于非结构网格的螺旋桨周围流场大涡模拟

采用基于非结构网格的有限体积法对螺旋桨的水动力性能和周围黏性流场进行了大涡模拟,在加权最小二乘法重构流动物理量梯度的基础上,分别以三阶精度的UMUSCL(Unstructured Monotonic Upstream-centered Schemes for Conversation Law)插值方法和方向导数法离散控制方程的对流项和亚格子应力项,计算得到的螺旋桨的定常水动力性能、叶片表面压力和尾流场速度与试验吻合很好。

仿生水动力学研究进展综述

海洋鱼类经过数百万年的自然进化,获得了非凡的水动力性能,人类迄今为止研发的任何水下航行体尚难以超越。仿生已成为提高水下航行体水动力性能的重要技术途径。本文对仿生水动力学的研究进展进行了梳理,重点评述了仿生水动力学理论研究、仿生推进/操纵和仿生减阻三个方面的国内外研究现状和发展趋势,并对仿生水动力学研究亟需突破的瓶颈问题和技术路线给出了若干建议。

面向船舶总体性能预报APP研制的GJB 5000A应用方案

针对船舶总体性能预报APP软件在应用域、数学模型以及参数设置等环节的专业知识密集、逻辑复杂,导致需求不明确、难以有效监控等特点,参考GJB 5000A-2008《军用软件能力成熟度模型》的核心思想和内容,创新性提出了针对APP软件研发的应用方案,用于指导研制过程的精准化管控,从而为提升船舶总体性能预报APP软件质量和研制能力等提供参考。

系统工程在船舶总体性能研发中的实践思考

论文分析了在船舶总体性能研发过程中践行系统工程思想所面临的挑战,围绕基于模型的系统工程(MBSE)方法的具体实践,提出基于流程的系统模型和学科级技术模型的缺失是当前面临的最大瓶颈,是MBSE在船舶总体性能研发中应用的主要障碍。针对基于数值模拟和数据知识化的两类虚拟应用APP的开发,以及创建以APP为节点的舰船总体性能研发虚拟应用流程体系,进行了分析和讨论。

水面舰船航行性能MDO系统顶层设计研究

水面舰船航行性能设计是一个典型的多学科设计优化问题,适宜于采用基于系统工程思想的MDO创新设计理念和方法。文章首先分析了水面舰船航行性能设计领域开展MDO应用研究的重要意义,之后阐述了MDO概念内涵;制定了总体研究思路,确定了系统设计目标、技术指标及顶层设计技术方案,剖析了需要首先解决的若干关键技术,并给出关键技术的攻关建议。

无人艇航行仿真关键技术研究

针对无人艇实船试验时间长、成本大、风险高等问题,开展了面向无人艇自主航行的仿真系统研发,解决了无人艇航行相关的复杂场景模拟、智能感知、运动仿真、环境效应建模等关键仿真技术难点,自主完成了无人艇动力学方程、运动学方程、风载荷模型、波浪漂移力模型、海流模型的设计与实现。通过湖上实船试验,证明该仿真系统具有较高的准确度和逼真度,可大幅提升无人艇自主航行等智能模块的开发效率,降低试验成本。

涡流发生器在民船减振上的应用研究

介绍了船用涡流发生器在改变船艉部流场、降低某多用途船船体振动方面的成功应用。在大型循环水槽中进行了涡流发生器的优化试验研究,并进行了相关的理论分析。模型试验结果表明,合适的涡流发生器能降低螺旋桨空泡诱导脉动压力的一阶叶频分量20%～30%,二阶叶频分量超过50%。实船试航结果表明,在船体艉部安装优选的涡流发生器能够降低船体振动20%～60%。

均流中PPTC螺旋桨梢涡空泡数值预报（英文）

文章采用Sauer空化模型,研究了网格类型和湍流模型对均流中螺旋桨梢涡空泡数值模拟的影响,研究表明,现有的空泡模型适合于螺旋桨梢涡空泡的数值模拟,其中梢涡空泡区域网格密度是关键,文中提出了一种合适的梢涡空泡区域网格加密方法。对PPTC螺旋桨全湿流和梢涡空泡进行了数值预报,螺旋桨梢涡空泡形态与试验结果进行了对比,并应用涡判据"Q准则"和"λ2准则"分析了梢涡与梢涡空泡的流动特征。全湿流中梢涡区域的涡量随周向的分布呈现单峰特性,最小涡量在涡心处,而空泡流中梢涡空泡区域的涡量随周向的分布呈现双峰特性,最小涡量不在涡心处。

推进器水动力性能数值预报自动化平台PreFluP开发

文章对各种推进器水动力性能数值预报流程进行了标准化研究,结合UG、GAMBIT和FLUENT商用软件的批处理命令,开发了推进器水动力性能数值预报自动化平台Pre Flu P,该平台可快速预报调距桨、导管、导管桨、吊舱推进器和泵喷推进器水动力性能及船舶阻力性能。该平台各模块均得到了大量的试验验证,具有较高的精度。

基于谱分析的薄膜型LNG船整船疲劳强度评估

按照中国船级社《基于谱分析的船体结构疲劳强度评估指南》的要求,针对薄膜型LNG船疲劳谱分析存在舱内载荷计算困难、计算工况数量多、谱分析过程复杂等问题,开发软件系统,实现舱内载荷计算和自动施加、多工况分批提交、应力计算、网格细化,以及疲劳谱分析的自动化,实船算例验证表明,该系统具有可靠性和准确性,可以在工程设计中使用。

多学科设计优化算法研究综述

随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势。为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议。

基于精细网格的C型LNG船多体液货罐Y型接头强度校核

文章针对C型独立液货罐多体罐之间Y型接头屈服强度校核的问题,依据中国船级社《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,在MSC.patran的基础上结合二次开发语言PCL,开发精细网格自动细化工具,突破了Y型接头处2D和3D网格细化的难题,使用迭代排除的方法解决了对承压木真实模拟的问题,并设计1套载荷计算和自动施加、应力线性化及屈服校核软件。通过算例测试证明了开发系统自动计算结果的有效性和准确性,可以为工程设计人员大大节约工作量,大幅提高工作效率。

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。

基于波面修正设计波的薄膜型LNG船整船屈服强度校核研究

为进一步提高薄膜型液化天然气船的安全性,对其进行整船屈服强度校核已成为主要趋势。为了真实反映船体水线附近的舷外海水压力,必须对线性水动力载荷预报软件的结果进行波面修正,然而波面修正会带来船体载荷不平衡的问题,需要通过调整船体浮态进行载荷调平。本文根据中国船级社《钢质海船入级规范》(2018)的要求,突破液舱舱内载荷计算和自动施加、波面修正及载荷调平的难题,开发软件工具,完成波浪载荷的传递,实现载荷计算、应力计算和屈服校核的自动化。通过算例测试验证了本系统计算结果的有效性和准确性,证明本软件可以在工程设计中使用。

通气空泡水洞试验壁面影响理论分析及空化数修正

以超空泡横截面独立膨胀原理作为理论基础,针对水洞通气超空泡试验中不可避免的壁面影响问题,推导了水洞试验段压力环境下空泡形态的理论计算公式,与已有的无界流空泡形态计算公式比较,得到了试验段沿程压降对空泡形态的影响规律。基于推导的公式,进一步分析了模型阻塞比对空泡形态的影响,给出了试验中实测空化数与原型空化数的理论换算方法。

基于GD-FNN和参考模型的无人艇航向鲁棒自适应控制

为使无人艇在复杂环境干扰下能按希望要求改变航向,本文设计了一种基于广义动态模糊神经网络和参考模型的鲁棒自适应控制器。首先针对因环境干扰产生的不确定干扰项基于广义动态模糊神经网络建立了无人艇运动控制的逆动态模型,设计了模糊神经网络的自适应率以进一步调整神经网络权值,并结合无人艇运动控制模型的参考模型设计了无人艇航向鲁棒自适应控制器,然后通过Lyapunov稳定性理论,证明了基于该控制器的无人艇航向控制系统的稳定性,最后采用半物理仿真实验验证了该控制方法的有效性和准确性。

水下圆柱壳空气管隔声性能分析及试验研究

利用水下阻抗失配原理,提出了水下空气隔声层的概念,利用模态法及隔声层等效参数法求解了隔声层水下单层圆柱壳的降噪效果。利用橡胶气管实现了空气隔声层,并在新安江水库进行小圆柱壳模型的外场声辐射试验,验证了空气管隔声层的隔声效果,计算及试验结果表明:采用等效参数能够较好地描述橡胶气管隔声层;采用阻抗失配原理构建的气管隔声层具有较好的水下隔声性能,在100 Hz以上频率范围内达到2-15 d B隔声降噪效果;隔声层厚度越厚,降噪效果越好,双层气管隔声层隔声效果较单层气管隔声层好3 d B左右。

众创机制下复杂应用软件系统的技术状态管理

复杂应用软件系统是一项系统性工程,具有多学科交叉融合、数据交互量大、状态变更频繁、技术开发难度高等特点,其技术状态管理是决定成败的重要因素之一。文中以船舶总体性能模拟仿真系统为应用对象,通过分析其技术管理挑战与要求,开展技术状态管理关键活动的“本地化”改造,提出了实践技术状态管理的新思路建议,在系统开发过程中展开了初步的应用实践,为众创机制下的复杂应用软件系统开发提供借鉴与参考。

“舰船结构安全性”专刊序言

随着对舰船生命力和战斗力要求的不断提高,以结构力学、流体力学、工程力学、爆炸力学、水弹性力学、新材料等多学科基本理论为基础,覆盖水面、水下、水空和水陆平台等多领域共同需求的舰船结构安全性越来越受到包括科研院所以及装备应用单位的重视。

有/无压差的间隙流动对轮缘推进器水动力的影响研究

该文将轮缘推进器的间隙流动分解为轮缘外表面、内表面和前后端面区域,对无压差的间隙流动,采用边界层理论和经验公式分析轮缘外表面和端面摩擦扭矩的影响因素,确定了影响轮缘摩擦扭矩的间隙几何参数。选择其中一个间隙方案采用RANS方法计算了无压差的间隙流动,通过与试验得到的间隙内速度比较,验证了k-?SST湍流模型和网格形式是有效的。在此基础上,通过变化轴向和径向间隙比得到不同的间隙方案,计算了有/无压差时不同间隙方案的间隙流动,分析了径向间隙比、轴向间隙比等参数变化对间隙流动和水动力的影响,得到了轴向和径向间隙变化对摩擦扭矩的变化规律。