SWATH船型及其阻力性能计算

介绍了小水线面双体船 (SWATH)船型结构、主要性能特点、发展简史以及我国在这方面的研究与开发工作 ,并对 SWATH阻力性能进行了计算研究 。

UPLC-Q-TOF-HRMS技术结合SWATH采集方法同时测定柠檬果实中26种生物活性成分的含量

利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间高分辨质谱(ultra performance liquid chromatography-quadrupole-time of flight high resolution mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-HRMS)技术结合所有理论碎片离子的连续窗口采集(sequential window acquisition of all theoretical fragment ions,SWATH)模式,采用特征二级碎片离子峰面积进行外标法定量,建立了一种快速、灵敏同时测定柠檬中13种类黄酮、8种香豆素和呋喃香豆素、2种类柠檬苦素和3种酚酸物质的方法,并对6个品种柠檬果实的果皮、果肉和果汁中这26种生物活性成分进行了定量分析。方法学考察结果显示,该方法具有良好的线性关系、灵敏度、精密度和准确度:线性方程的相关系数均在0.99以上;定量限最低可达0.001μg/L;日间相对标准偏差和日内相对标准偏差分别不超过5.33%和6.39%;加标回收率为(84.27±3.02)%~(114.25±1.77)%。定量结果表明,不同品种与不同部位的柠檬样品中生物活性物质的含量存在较大差异。26种物质在6种柠檬果实中的含量排序为:柯尔提粗柠檬>里斯本柠檬>尤力克柠檬>美国粗柠檬>扁红柠檬>北京柠檬;果皮中的含量显著高于果肉和果汁,所测类黄酮的总含量在26种生物活性成分中占比最高,是柠檬生物活性成分的主要来源之一,其中橙皮苷的含量居首位;柠檬油素、橙皮油内酯、伞形花内酯是柠檬果实中含量较高的香豆素类物质。该研究建立的同时测定26种生物活性成分含量的方法适用于柠檬果实不同部位多类型生物活性物质的筛查和定量分析,方法灵敏、可靠、具有通用性,可用于植物源性产品中多类型生物活性物质的分析研究。

直/斜支柱SWATH的兴波阻力预报

斜支柱小水线面双体船 (SWATH)除具备常规SWATH优异的阻力及耐波性能以外 ,还具有优良的隐身性能 ,目前世界上唯一一艘斜支柱SWATH是美国海军建造的“SeaShadow”号。本文针对一型直支柱SWATH和自行开发的一型斜支柱SWATH ,以Noblesse的新细长船兴波阻力理论为基础 ,开发了一种新的算法 ,所预报的兴波阻力与试验结果吻合良好。本文的工作可用于直 /斜支柱SWATH船型的开发和优化。

SWATH船在砰击载荷作用下动态响应研究

针对SWATH在波浪中航行时,其湿甲板底部易遭受砰击从而引起船体振动的现象,对SWATH的砰击动态响应和强度进行了研究。利用SWATH在规则波中船波相对运动推导了随空间和时间变化的砰击载荷,采用有限元数值仿真,计算了SWATH湿甲板受砰击载荷作用的动态响应,分析了其位移和应力分布规律;并与静强度法砰击响应进行了比较,对湿甲板强度设计方法进行了探讨,为船舶结构设计提供参考。

SWATH船参数不确定模型的建立及μ综合控制研究

通过分析实际工作中SWATH船纵向运动系统存在的不确定性,建立了其参数不确定性数学模型,并采用综合控制方法为其设计了控制器.通过仿真看出,本文建立的参数不确定性数学模型能够满足SWATH船纵向运动的鲁棒性要求,是合理的.在综合控制器的作用下系统不但能保证鲁棒稳定性,而且具有较好的鲁棒性能,能满足SWATH船的工作要求.

新型综合科学考察船(SWATH)综合航行性能优化设计研究

2500吨级新型综合科学考察船采用小水线面双体船(SWATH)船型,系目前中国自行研究、设计的排水量最大的SWATH。围绕该船设计要求及具体特点,应用中国船舶科学研究中心在SWATH研究领域的最新研究成果—大型化、浅吃水SWATH船型优化设计及性能预报技术,对该船设计开展了系统的综合优化研究。文中给出了针对新型综合科学考察船的优化设计结果,并给出了有关优化方案的阻力、耐波性及自航模型水池试验结果,验证了该船优良的综合航行性能。

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法。开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线。计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型。

带首鳍斜支柱SWATH水动力的数值研究

该文是将CFD软件FLUENT用于带首鳍斜支柱SWATH粘性流场计算的一个尝试和探索性研究,重点在对有自由液面模型的研究。文中详细模拟了不带自由表面和带有自由表面的情况下有首鳍和不带首鳍,以及在带有自由表面的情况下首鳍0度攻角和5度攻角时SWATH周围的粘性流场,计算了其所受到的阻力和力矩,数值模拟与实验结果大体上吻合良好。

SWATH初步设计阶段振动分析模型研究

根据SWATH船型特点,提出了SWATH初步设计阶段振动分析简化模型的建立方法,并按照该方法对某典型船进行振动分析,求出了该船总振动的固有频率.将所得结果与三维有限元模型的计算结果进行了比较,证实该方法可靠.

基于多目标遗传算法的SWATH船稳定鳍优化设计

针对稳定鳍的各参数对SWATH船纵向运动性能具有较大影响的特点,建立了稳定鳍的多目标优化模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对其求解。然后,以SWATH-6A为例对稳定鳍进行了优化设计。从仿真结果来看,在相同条件下优化得到的稳定鳍能使SWATH船具有更好的纵向运动性能。因此,本文的优化方法是合理的、有效的,有一定应用价值。

SWATH船运动中断分析和减横摇控制器设计

针对SWATH船实航时产生的水平筛动问题,研究由横荡、横摇和艏摇的耦合运动产生的船舶运动中断(MII),提出设计SWATH船稳定鳍减横摇控制器,减小MII。通过理论分析MII产生原因和SWATH船稳定鳍工作时产生减摇作用的力和力矩特性,验证利用稳定鳍减小SWATH船横摇运动,抑制MII的可行性。在保证SWATH船升沉和纵摇运动的基础上,设计稳定鳍减横摇控制器,减小SWATH船横摇。仿真结果表明,控制器使SWATH具有良好的纵向运动性能,有效减小了横摇运动,抑制MII。

鳍结构对SWATH船纵向稳定性及运动性能的影响

针对保持SWATH船纵向运动稳定鳍的结构尺寸难以确定的特点,从实船对鳍的展长和弦长取值的约束条件出发,利用计算机仿真出SWATH船在40kn的航速范围内保持纵向运动稳定的鳍结构尺寸的变化范围,然后,从这一范围内确定出不同航速且具有一定运动性能要求的鳍尺寸变化范围。以此为基础仿真出了对应于不同航速SWATH船在静水中的升沉和纵摇运动性能指标的变化范围。结果表明,此方法直观、有效,能初步确定稳定鳍尺寸并分析静水中鳍尺寸对SWATH船运动性能影响。

一艘SWATH船振动及水下辐射噪声的评估

采用三维水弹性声学计算方法,评估一艘1 500吨级SWATH船的水中谐振模态及水下辐射噪声,讨论海底边界条件的影响。通过与实船测试结果的比对,显示本文所述的评估方法可满足工程精度的要求。

SWATH阻力的数值计算方法及其性能试验

用七次幂多项式拟合片体线型和主体横剖面面积曲线,以线性兴波阻力理论为基础计算兴波阻力;以“相当平板”假设为基础计算摩擦阻力;采用“1+k”的方法计算形状阻力,提出了SWATH阻力的完整方法,与船模试验结果比较得出:采用本方法预报SWATH的阻力比较接近实际情况。

SWATH船纵向运动的鲁棒H_∞控制研究

建立了SWATH船纵向运动控制系统的数学模型,并针对模型和外部扰动的不确定性,在SWATH船纵向运动控制中引入了状态反馈H∞控制方法;充分利用LMI(Linear Matrix Inequality)理论处理方法的优点对控制规律进行了优化。仿真结果表明,利用此方法设计的控制器对SWATH船所受到的外部扰动具有较好的抑制作用,能满足系统纵向运动性能的要求,具有一定的实用性。

一种用于SWATH湿甲板动响应分析的砰击载荷实用计算方法

利用连接桥模型试验,通过对几种砰击载荷计算方法的比较,提出用抛物线型函数对砰击压力进行二元非线性回归,与试验值吻合较好,得到了一种用于SWATH湿甲板动响应分析的砰击载荷时历载荷形式.给出一条船的算例,分析了湿甲板砰击的特点,得到航速、有义波高、遭遇频率、湿甲板高度都是影响砰击发生及其量值的因素的结论,指出在分析湿甲板砰击强度时必须采用动响应分析法.

SWATH船稳定鳍的优化设计

建立了SWATH船稳定鳍优化的数学模型,并针对模型多设计变量、非线性和多约束等特点采用了遗传算法对其进行了优化求解.然后,以SWATH-6A为实例对稳定鳍的安装位置、展长和弦长进行了优化,并将优化结果跟已有的一对鳍进行了比较研究.从仿真结果来看,在相同的条件下文中优化得到的稳定鳍能使SWATH船的各方面性能都更好.

SWATH船型在军事领域应用前景的层次分析

本文首先简单介绍了当前国内外 SWATH船型的主要应用和发展方向以及层次分析法的基本原理和分析步骤 ,然后运用层次分析法对 SWATH船型在五型军用舰船上应用前景的专家征询意见进行了综合评判和分析。结论表明当前 SWATH船型在军事领域的应用前景依权重大小依次为轻型护卫舰、海洋调查船、猎扫雷船、电子侦察船和援潜救生船 ,这与

SWATH船纵向运动的分数阶PI^(λ)D^(μ)控制

针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PID控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船为研究对象,分别采用分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器和最优PID控制器对其等效Nomoto模型和考虑风浪干扰后的模型进行仿真研究。最后,对它们的控制性能及控制能量消耗进行比对分析。通过分析发现,本文所提出的分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的控制效果明显优于最优PID控制器,且分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器更为节能。

SWATH船纵向运动模糊自适应控制

针对SWATH船载重不同和航行过程中由升沉运动引起的水线变化对船舶运动参数的影响提出了一种模糊自适应控制策略。为保证S W A T H船纵向运动稳定性,根据李雅普诺夫稳定性定理,对纵摇控制器提出了最优控制器设计,通过选用合适的权函数,保证S W A T H船的航行性能。仿真结果表明,模糊化自适应控制系统对于不同频率下的正弦波响应和不同海况下的耐波性响应都能具有良好的控制性能,解决了船舶在不同载重、不同水线下参数变化对控制器影响的问题。