基于CFD方法的舰载直升机着舰风限图计算

本文建立了一种基于Navier⁃Stokes方程的直升机着舰流场计算方法,可应用于着舰区域旋翼/机身/尾桨气动力的计算。该方法采用隐式耦合的求解方式,以双时间方法进行推进来模拟直升机着舰过程中着舰域的流场特性。为提高计算效率,旋翼和尾桨采用动量源模型来计算其在流场中的作用。在使用该计算方法的同时,本文采取多项式拟合的方式修正直升机非线性飞行动力学模型的计算结果,以此实现复杂流场中的直升机配平计算。应用所建立的方法,文中以UH⁃60A直升机和SFS2舰船为研究对象,进行了单机的耦合CFD方法的全机配平分析,验证了配平方法的可行性。然后引入了直升机安全着舰判据,利用耦合CFD的配平方法和安全着舰判据,计算了该机/舰组合的理论着舰风限图。

集装箱船分段制造无修割装配数据关联分析与应用

以集装箱船分段制造修割数据为研究对象,进行数据采集和关联关系提取。精准发掘分段制造中的修割位置、修割数量、修割长度、修割原因、修割耗时和间接影响平台周期等关键数据的关联逻辑。根据数据的完备性、精准性和创造性,为集装箱船分段制造无修割装配精度控制提供可行的管理目标,并确定无修割装配技术优化方案,可增强集装箱船分段制造精度控制策划的综合水平。

船舶智能纵倾控制系统

大型货船航行时存在一个最佳纵倾角度,在这个最佳纵倾角度航行时船舶阻力最小且节能效果最好。由于装箱和货物的任意性导致很难每次都调节到这个角度,研究设计一套智能控制系统,采用比例-积分-微分(Proportion Integral Derivative,PID)控制算法调节前后舱压载水进行船舶纵倾角的智能控制,当船舶偏离了最佳纵倾角之后,系统将计算偏离误差自修正进行注水控制直至调节船体至最佳纵倾角为止。研制一套能够反映该控制方法的试验演示系统。

七万吨级散货轮在各种吃水状态下的变纵倾系列模型试验研究

本文通过对我国目前建造批量最大的七万吨级散货轮进行的五种吃水状态,每一种吃水状态进行5－6种变化纵倾共计27个方案的阻力及自航的系列模型试验研究表明,采用合理、正确的调整船舶航行姿态（即改变纵倾）以获得阻力及推进性能均良好的最佳纵倾是一项十分简便而又行之有效的节能措施，且效果是显著的本文所获得的各类试验图表、曲线可供实船航行时进行纵倾调整用，亦可对实船在不同排水量，不同纵倾条件下的航速进行预报。此外，本系列模型试验研究的结果对问类船型的纵倾调整及航速预报亦具有一定的参考价值。

船舶最佳纵倾及节能

随着船舶节能理念的逐渐深入,纵倾优化的作用机理是研究的热点,目前主要采用数值计算和模型试验相结合的方法来研究船舶纵倾发生变化后,对于湿表面积、水线长度、水线面形状以及总阻力的影响。文中利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对KCS船进行不同纵倾角下的阻力预报,得到船舶的最佳纵倾角及其节能效果,同时分析了当船舶纵倾角度发生变化后对船体的水线面形状等的影响。结果表明,对于KCS当其以设计航速临近的速度航行时,其纵倾角度控制在尾倾0.84°左右时,其节能效果最好,约节能4%~6%。

一种船舶吃水差的精确计算方法

此文通过分析纵倾状态下船舶吃水差传统计算方法中的误差,提出了一种适合于在纵倾,特别是在较大纵倾状态下船舶吃水差的精确计算方法。该方法通常可以在具备一定船舶资料的条件下采用,也可以在船舶装载软件的设计中采用。

纵倾调整对三大主力船型航行性能的影响

以3艘典型海洋运输主力船型(13500TEU集装箱船、46000 t成品油轮和47500DWT散货船)为研究对象,分别讨论其在结构吃水、设计吃水、空载吃水3种装载工况下纵倾调整对航行所需主机功率的影响。采用试验的方法获取缩比模型阻力并换算至实船主机功率,比较同一载重不同纵倾下主机功率相对平浮增减值。结果表明:三大主流船型纵倾姿态调整对主机功率影响显著,不同载重工况下将船舶调整至最佳纵倾工况主机功率有3%~4%的降低空间。基于最小航行阻力原则在实际运营时可将船舶调整至对应纵倾姿态。

多载况多浮态下船舶波浪增阻数值计算分析

以某万箱集装箱船为研究对象,利用基于二维切片理论的船舶运动和波浪增阻数值计算软件(Ship Motion and Add Resistance,SMAR),进行结构吃水、船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)吃水和压载吃水等3种典型吃水下的波浪增阻数值预报,并进行3种吃水下的耐波性模型试验。对数值结果进行验证,结果表明该软件计算结果与模型试验结果吻合度较高,计算精度满足工程实用要求。应用该软件计算多载况不同浮态下的船舶波浪增阻,探究不同载况下船舶纵倾对波浪增阻的影响,为船舶在实际营运中的航行性能分析和浮态节能提供支持。

浮态节能技术在某型集装箱船上的应用

为使集装箱船能在保持或增加运力的同时大幅减少燃油消耗,从而降低对环境的有害影响,针对营运中的船舶,提出运用浮态节能技术。以某型集装箱船1 a的营运航行资料为基础,统计分析该型船实际运营的航速范围和载重范围,并在该范围内开展一系列的船舶模型试验。对试验结果进行计算分析,并以此开发应用于实船的"浮态节能系统",通过实船测试验证浮态节能的效果。结果表明:浮态调整具有较好的节能效果,基于模型试验开发的浮态节能系统可准确评估船舶的性能,并能指导浮态调整达到节能的目的,具有较高的可靠性。

带可控鳍的小水线面双体船在纵浪中的运动仿真

在过去的研究中,人们利用切片理论和频域分析来预报SWATH船在波浪中的自由运动,而近来有学者提出了一种时域仿真方法来评价带固定鳍或可控鳍的SWATH船在规则波中的运动响应,同时也提出了一些能增加SWATH船运动预报准确性的改进方法(如考虑了涌浪效应和非线性粘性效应的方法)和若干个转鳍的控制方法,并通过对理论分析结果与在NCKU-DNAME拖曳水池中进行的模型试验结果进行对比分析来验证其正确性.比较表明,此方法可以很好地应用于对带固定鳍的SWATH船运动的时域仿真预报.文章整理编译了相关文献,为指导规则波中SWATH船的设计,特别是有固定或可控鳍影响的情况下的SWATH船的设计,做出了一些有价值的贡献,也为进一步研究不规则波下的情况打下了良好的基础.

船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算

基于CFD方法对船舶浅水航行航态变化问题进行研究。通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程对船舶浅水航行流场进行数值模拟,并根据浅水流场空间受限的特点,采用三种动网格相结合的方法,解决船舶在浅水中航行时航态变化的网格更新问题,在数值模拟中还考虑了螺旋桨旋转的影响。文中以S60船模(Cb=0.6)为对象,计算了其浅水航行的下沉量和纵倾值,计算结果与船模水池试验数据对比,吻合良好。

散货船自由浮态计算简化方法

根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货船"DOLCE VITA"及"RUI AN CHENG"为例进行了实例计算,对20个压载舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有横倾下的收敛性和稳定性;对5个货舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有纵倾下的收敛性和稳定性;对典型载况进行计算,和装载手册给定值相比,吃水差误差都在0.01m以下.结果表明:该算法只需计算任意倾斜水线面下的排水体积和浮心坐标,计算量较小,程序实现简单,实时性、鲁棒性较好,具有一定的工程实用价值.

过巴拿马运河船舶浮态的控制方法

针对巴拿马运河当局对过运河船舶最大吃水的限制,阐述了装货港与巴拿马运河两地舷外水密度差异以及船舶途中油水消耗对船舶吃水和吃水差的改变量,提出了一种在装货港预置吃水差以控制船舶在通过巴拿马运河时的浮态,从而确保船舶顺利通过巴拿马运河的配载方法;经数十艘过巴拿马运河船舶的实践可以证明,该方法是准确可靠的。

首倾式半潜驳下潜性能研究与总体设计

根据半潜驳出运沉箱工艺的要求,着重对半潜驳压载及其分布、沉箱的漂浮特性和半潜驳的下潜性能进行分析计算,得到了半潜驳和沉箱的浮性特性曲线,为半潜驳的总体设计和沉箱的安全出运提供科学依据.

集装箱船纵倾优化数值模拟

随着全球能源和环境问题越来越严峻,航运市场低迷和竞争的日益激烈,节能减排已成为航运业的迫切需求。船舶纵倾优化具有成本低、易实现和效果佳等优点,是一种更好的节能减排方法。以KCS集装箱船在设计吃水时平吃水状态为基础,对船舶分别进行不同纵倾状态调节,利用RANS方法和切割体自动划分网格技术,计算船舶在不同首倾和尾倾状态下的阻力数值。结果表明,在不考虑水深影响的情况下,KCS集装箱船在不改变船舶航速、载重量的前提下,可以通过纵倾优化调节减少船舶阻力。

大型远洋货船最佳纵倾调整节能技术

对营运中排水量为五万吨级的寿光海轮，按不同的装载量进行了２０多种组合方案的首尾不同吃水状态下的船模阻力及自航试验；得出各种排水量下的最佳纵倾值，制成图谱和图表．本船及同类船按最佳纵倾值进行配载航运，取得明显的节能效果，可节省主机功率６％．

纵倾优化下的船舶能效数值模型

通过Fluent数值计算和Simulink建模仿真的方法,建立船舶的CFD计算模型及能确定转速(n)-航速(V_s)-船舶能效营运指数(EEOI)间对应关系的船舶能效准稳态仿真模型,进而分析不同工况下纵倾变化对船舶营运能效的影响。以定转速航行模式的46000t油轮为目标船,经模型的计算和船模试验的验证,发现适当纵倾可提高目标船的营运能效。结合相关海事公约法规,计算目标船的最佳纵倾在艉倾2.61m处,可降低EEOI达0.8%。

舰载机着舰的动力学建模

为了实现舰载机精确着舰时的飞行控制系统设计,应具备完善的舰载机动力学模型。针对已公开的线性扰动模型较为单一且多数不完整的情况,根据舰载机的性能参数和标准小扰动理论,完成了对其着舰阶段的非线性动力学建模,基准状态配平以及纵向运动的线性化,得到能描述舰载机在平静大气和舰尾气流场下着舰的线性模型。根据舰载机的本体特性综合设置数值仿真条件,验证表明线性模型的精度较高。分析了将气流扰动加入线性模型的方法,通过理论分析和仿真比较得出,舰尾流的水平速度分量对线性模型的精度有很大影响,在扰动线性化的过程中不能忽视。

纵倾状态船舶浮态的研究与计算

在大纵倾条件下直接利用静水力曲线表计算船舶浮态会产生较大的误差,从而影响船舶的稳性和强度的计算结果。因此,为能更好地指导船舶实际营运,提出一种以静水力参数表和邦戎曲线表为基础的微倾迭代浮态计算法,改善迭代终止条件,从而提高大纵倾条件下船舶浮态参数的计算精度和收敛速度,为计算船舶的完整稳性和总纵强度打下基础。根据某船装载手册开发船舶装载系统,并对各种装载状态进行浮态计算,结果证明该方法是可行的、有效的。

船舶自由纵倾随浪稳性计算

论述了船舶在整个横倾过程中不发生纵倾，浮心只在船体剖面内作二维移动时的 稳性。建立了波浪稳性力臂的表达式和浮态方程式．并对一艘灯光兼围网渔轮在随浪 波峰上的稳性进行了计算，计算结果是满意的。还讨论了船舶在随浪中自由纵倾的情 况；提出了纵倾浮态方程式和流体动压力修正，从而给计算船舶在随浪中的稳性提供 了一种方法。