基于遗传-混沌算法的船舶动力学性能综合优化研究

将遗传算法和混沌算法复合构造了一种遗传混沌算法,并将其应用于船舶动力学性能综合优化计算问题,编制了界面友好的vc++软件。计算结果表明,该软件运行稳定可靠;该算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且耗时少,计算效率高。使用该软件能方便地得到各设计变量的动力学综合最优可能性分布函数,为船舶设计方案的综合评估及其船型参数的综合决策准备了条件。该软件具有较强的实用性,具有推广意义。

船舶动力学性能及结构特性的综合优化方法

建立船舶动力学性能及结构特性综合优化的数学模型;基于并行算法、遗传算法和混沌算法,构造一种并行遗传混沌算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题;编制了界面友好的vc++软件。对于船舶动力学性能及结构特性综合优化问题,进行单目标或多目标条件下的遗传算法或混沌算法及其并行或复合算法的大量优化计算。计算结果表明:该算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且耗时少、计算可靠、效率高;船舶动力性能及结构特性综合优化结果较同类优化设计的综合性能指标高。

系泊船舶动力学特性的计算机仿真研究

以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度的运 动微分方程。在此数学模型的基础上,建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在潮流作用、潮流和风 作用以及风浪流联合作用等三种情形下,对系泊船舶的动力学响应分别进行了仿真研究。研究表明,系泊系 统的动力学行为具有强烈的非线性特征。对于单点系泊船舶而言,在定常的风浪流作用下,顶风顶浪顶流状 态并不一定是最为危险的工况。

基于稀疏高斯过程回归的船舶动力学模型辨识

船舶动力学模型对于自主航行船舶的运动规划和控制具有十分关键的作用。针对高斯过程回归建模计算复杂度高的问题,提出基于稀疏高斯过程回归的船舶动力学模型辨识算法,利用相似度对大样本进行稀疏,改善高斯过程回归难以应用于大样本数据学习的缺陷,以KVLCC2船舶的试验数据验证所提方法的有效性。结果表明:稀疏高斯过程缩短了模型计算时间,得到了比参数化模型精度更高的船舶运动预报。

基于高斯过程回归的船舶动力学模型辨识

船舶动力学模型对于船舶的智能导航和控制器设计至关重要,基于高斯过程的非参数回归被用于船舶动力学模型辨识。它可以捕捉船舶运动中的强非线性和运动耦合,并处理不确定性和噪声的影响,辨识得到的模型能够在传感器信号丢失的情况下,提供未来一段时间内船舶加速度、速度和位置信息。KVLCC2船舶的试验数据用于验证所提方法的有效性,结果表明,高斯过程回归可以准确预测船舶状态,1000步的位置预测误差为0.599 m。

船舶液体晃荡动力学的研究方法及进展

就船舶液体晃荡研究方法和进展作了综述。重点介绍了几种常用的数值计算方法：有限差分法、有限元法、边界元法和随机选择法及它们的应用。最后，提出了还需深入研究的几个方面。

横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动的全局动力学

针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶系统发生多脉冲混沌运动的参数区间。数值模拟验证了横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动系统存在多脉冲混沌运动。

21世纪初我国船舶水动力学技术发展方向与对策建议

简要分析了船舶工业对船舶水动力学技术的需求 ,在概述国内外研究现状、发展动态和该领域国内外差距的基础上 ,提出了我国船舶水动力学技术实现自主创新和跨越发展的总体思路 。

船舶非线性动力学分析方法及工程应用

海洋环境作用下的船舶运动和稳性,是一个完整的非线性动力系统。在考虑海洋环境对船舶作用载荷的非线性和船舶运动固有的非线性响应特性方面,我国进行了大量研究工作,取得一系列创新的理论成果和应用成果。该文总结了基于非线性动力学理论开展船舶非线性运动响应和稳性的研究方法,揭示了船舶运动失稳、大幅运动响应直至倾覆全过程的非线性动力特性。重点介绍了规则波和不规则波中船舶参数横摇、骑浪/横甩等现象的非线性分析方法及主要研究结论。该文给出的非线性动力学方法与耐波性理论相结合的方法,为船舶运动和稳性研究提供了新的途径和方法。

不确定度在船舶实验流体动力学中的应用分析

虽然不确定度在测量领域已获得广泛应用，然而由于实验流体动力学原理和方法的复杂性，其应用还不成熟。当前的不确定度评定方法，是以国际不确定度评定指南GUM(Guide to the Expression of Uncertainty in Measure)为标准，然而，指南“GUM”只是给出了评定与表述不确定度的一般规则，并不是详尽的技术规范和说明，而且并不讨论所评定的不确定度如何运用于某种目的。因此，根据“指南GUM”制定某些专业标准是必要的。然而如何把“指南GUM”和实验流体动力学有机的结合，给出合理评定试验结果的不确定度是当前困难所在。本文以现有的研究为基础，详细分析了当前不确定度评定方法和实验流体动力学的特点，给出二者结合的方法，以期为建立在实验流体动力学中的不确定度评定标准提供参考。

深化基础技术研究，为我国船舶工业创新做强服务--从船舶水动力学角度出发的若干思考

从介绍船舶水动力学的任务、研究范围、在整个船舶制造业中的地位和重要性出发,概要地讨论船舶水动力学工程应用中遇到的基础理论问题,以及当今国内外学术界和工程界关注的若干船舶水动力学工程前沿研究方向。同时也从船舶水动力学角度出发,对基础技术研发的重要性、当前的发展趋势和我们可以努力的方向作简单的评述。

船舶水动力学若干基础共性技术的发展趋势

船舶水动力共性基础技术研究是新型船舶与海洋结构物研究开发首先需要解决的关键问题之一。本文结合国内外学者在第三届亚太地区船舶与海洋工程水动力学研讨会(APHydro-2006)上发表的论文报告,探讨了当今船舶水动力学基础共性技术问题的研究发展趋势和若干前沿研究方向。

从ITTC看国际船舶水动力学研究重点方向的演进

简要介绍了ITTC发展的历史和现状,对2008年召开的第25届ITTC大会主要技术信息进行了解读,并分析了ITTC所反映的国际船舶水动力学研究重点方向,同时阐述了对于加强国内船舶水动力学科技创新工作的几点思考。

2004年船舶水动力学学术会议在武汉举行

由中国造船工程学会船舶力学学术委员会暨船舶阻力与性能专业学组、船舶推进与空泡专业学组、船舶操纵性专业学组共同主办，由船舶推进与空泡专业学组挂靠单位海军工程大学一系承办的2004年船舶水动力学学术会议，于2004年9月25日至26日，在武汉市云都宾馆举行。

高速三体船的水动力学和船型研究新进展

文章从三体船的兴波阻力数值计算、阻力特性分析、侧体布局对阻力影响,耐波性、操纵性,CFD和模型试验的应用等方面,对近20年来三体船的水动力和船型研究状况进行综述,重点介绍评述近年来三体船水动力和船型研究的新进展,总结归纳已有的研究和成果,提出需进一步探讨的问题和方向,得出了三体船的水动力和船型研究现状评估和未来发展趋势的若干结论。

一种基于数值保角变换的计算限制水域中船舶水动力的方法

本文是在细长体理论的基础上，利用匹配渐近展开的方法，导出了反映船舶在限制水域中运动的横流积分方程。并利用数值保角变换的方法，求解了包括非对称多边形边界在内的复杂边界限制水域中的障碍格林函数。特别是重点研究了针对不同特点多边形边界而采用的保角变换处理方法，给出了能避免数值奇异性产生的保角变换过程和计算公式。最后，算例得到与其它算法（面源法）和试验相一致的结果。

国产船舶水动力数值软件在工业云平台的实现

研制适应于高性能数值软件部署和用户使用便捷的云平台,对于软件的研发和应用具有重要的工程意义。基于Web工业云平台的高性能计算资源,对国产船舶水动力学数值软件进行大规模高性能测试工作。通过选取典型的带球鼻艏的集装箱船KCS(kriso container ship)计算模型,采用该软件并行求解器模拟实际船型的航行兴波问题,达到与实际船体附近波形基本一致。国产船舶水动力学数值软件在工业云平台上的典型应用场景的成功测试,为研究船舶航行兴波问题提供了有力的自主可控国产工程仿真工具。

我国船舶振动研究的回顾与展望(下)

四船舶结构振动响应研究 1.力学模型和计算方法计算结构的振动响应,必须首先确定力学模型和计算方法。用于船体振动计算的力学模型主要有一维梁模型、二维平面模型、三维立体模型和混合模型。计算方法主要有两类,一类以船梁理论为基础,一类以有限元法为基础。一维梁模型把船体视作一根漂浮在水面或浸没于水中的变截面梁。

船舶超谐共振响应运动

由于船舶阻尼系数和恢复力矩的的非线性 ,船舶大幅运动时横摇和纵摇耦合。各类船舶的纵摇固有频率接近横摇固有频率的两倍 ,存在基于动力学理论的 2∶ 1的内共振关系。本文考虑大幅波浪激励 ,建立了船舶横摇与纵摇耦合的非线性运动方程 ,针对纵摇和横摇频率存在 2∶ 1内共振关系以及波浪遭遇频率Ω等于 1 /4倍纵摇固有频率 ,采用多尺度方法 ,求出了运动方程的摄动解 ,得到了横摇与纵摇超谐运动的时间历程响应 ,分析了产生超谐共振的条件。研究表明 ,在大幅波浪激励下 ,船舶将出现超谐共振响应 ,其运动特征是 :横摇运动和纵摇运动均为两个不同频率谐波的迭加。横摇响应包括波浪遭遇频率谐波和横摇固有频率谐波 ;纵摇包括波浪遭遇频率谐波和纵摇固有频率谐波。两个谐波响应的迭加 ,使横摇和纵摇运动响应显著增加 ,并且横摇运动不再左右对称。针对算例进行了超谐运动响应计算 ,计算结果与本文的理论分析结论完全吻合。