限制水域下喷水推进器水动力特性研究

本研究采用数值模拟方法对无限水域和限制水域中喷水推进装置的水动力特性进行对比分析,开展不同水深条件下喷水推进器进流特性、进口流道效率和推进泵水力特性研究,并据此评估开式循环水槽环境下水槽侧壁和底面限制对喷水推进装置水动力性能的影响。数值计算结果表明:限制水域下喷水推进船底部和水槽底面间水流因阻塞效应使速度增加产生回流,水槽侧壁对自由液面兴波产生反射,随着水深减小,流道进口获流区平均轴向速度明显增加;不同水深吃水比下,进水流道出口非均匀度增加,但进口流道效率变化不大;相比于无限水域条件,限制水域中推进泵流量系数、扬程系数和泵效率的预报结果偏高1%~2%。

限制水域船体下蹲预报(英文)

船体下蹲对船舶的水动力性能有着重要的影响,尤其是在限制水域,下蹲现象通常非常明显,精确地预报下蹲对正确评估船舶水动力性能和保证船舶在限制水域的航行安全有着重要的意义。文章介绍了各种预报船体下蹲的方法,并以KCS船型为例,采用一种一阶Rankine源面元法对限制水域航行船舶的下蹲进行预报,分别计算了浅水和浅窄航道中的船体下蹲,得到了船速、水深和船-岸距离对船体下蹲的影响,研究结果表明,船速、水深对船体下蹲有显著影响。

平底结构砰击作用下限制水域的流体动力特性

采用流体体积函数法VOF方法,考虑限制水域边界条件的约束因素,利用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域的Navier-Stokes方程,以分析与观察大型平底结构从一定的高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象.结果表明,采用文中所提出的数值方法可以对脉冲砰击压力作用于封闭或开放水域的水面所激发的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟.这一数值方法为工程上分析大型平底结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段.

限制水域的船舶避让责任与避碰分析

限制水域是船舶会遇率较高的水域,也是事故多发水域。在对限制水域船舶避让的法律条款适用问题和碰撞事故原因分析的基础上,提出限制水域船舶会遇构成追越、对遇和交叉等态势下的避让责任的划分,特别讨论了限制水域端部的会遇船舶的避让责任问题。最后,对限制水域船舶避让行动提出了戒备、航行与避让、声号信号与通信、航行值班、操纵与应急操作等方面的要求。

限制水域船舶纵向下水的动力学分析

为了对限制水域内船舶纵向下水运动进行完整而准确的预报,考虑兴波阻力、粘性阻力、锚链力、钢缆力、水流力、横向侧推力的动力效应以及不对称水域等因素对下水运动的影响,针对下水各阶段建立了船体运动模型,提出了一种较为完善的限制水域内下水运动理论计算方法。采用该方法对一艘45000吨化学品/成品油轮的下水运动进行了预报,并与实船下水测试结果进行了比较分析。结果表明,此方法可以较好地模拟船舶下水运动,为分析和判断船舶下水的安全性提供了依据。

限制水域二维浮体水动力特性试验研究

通过试验获取在限制水域中作非定常运动的浮体剖面的附加质量系数；结果表明：这种水域中浮体的附加质量系数与半无限流场中附加质量系数有明显的区别．给出试验记录和附加质量系数曲线，并对附加质量系数所呈现的现象给以理论上的解释．

阻塞效应显著的限制水域船舶水压场数值模型构建与应用

水压水雷依靠船体航行引起的水压场信号而工作,其在浅水、近海等限制水域布防威胁更大。为准确预报限制水域船舶水压场特性,基于黏流理论构建船舶水压场计算流体动力学数值模型,对船舶航行于极窄矩形、阶梯航道等限制水域产生的升沉纵倾、兴波、阻力及水压场等进行计算,并与文献[9]对比分析;基于势流理论构建船舶水压场有限差分数值模型,对比分析两种数值模型的船舶水压纵向曲线,两种数值模型的理论方法虽不同,但结果较为吻合,均可适用于阻塞效应显著或存在混合流动的限制水域,可为更多限制水域船舶水压场特性预报提供技术支撑。研究结果表明:阻塞效应越显著,对计算域网格划分质量要求越高,越需要对水底、岸壁等边界进行均匀加密过渡处理,并设置小时间步长;阻塞效应越显著的限制水域对船体航行姿态影响越大,从而影响船舶水压场特性,使得负压峰值等改变较大,若不能准确预报,则可能导致水雷引信参数设计不合理,战机延误。

限制水域中三维船舶操纵运动水动力计算

将Ｈｅｓｓ的三维Ｐａｎｅｌ面源方法和Ｂｏｌａｙ的平板升力模型相结合，计入了船体厚度的影响．采用三维累加三次张力样条进行船表曲线光顺拟合，并在其上分布源汇，运用高阶面元方法，对Ｓｅｒｉｅｓ６０及其相当平板求解了船舶在浅水、浅窄航道中的操纵运动水动力。

复杂几何边界限制水域中船舶水动力的计算

研究了深吃水船舶在复杂几何边界限制水域中运动时的受力问题．根据细长体理论，采用匹配渐近展开的方法，得到了横流积分方程．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限制水域障碍格林函数．对不同特点的多边形边界的保角变换方法进行了重点讨论，给出了相应的能避免数值奇异性产生的保角变换过程和计算公式．计算结果与其他算法（面源法）及试验相一致．

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。

限制水域船舶水动力干扰快速计算方法

船舶数量与尺寸的不断增加导致其在限制水域船舶水动力干扰现象突出,限制水域内的船舶水动力干扰的快速准确预报,有助于船舶智能航行安全的发展。针对此问题,本文提出了一种基于Hess&Smith面元法的数值方法,实时计算浅水中两船平行干扰与会遇过程中的船-船水动力干扰问题。基于低弗劳德数假设,使用合模方法处理自由液面处的边界条件,并使用镜像法处理水平水底处的边界条件。本文通过将数值结果与有限的试验结果对比,验证了该实时计算方法的可行性,确定了该方法的适用范围。

37400吨多用船限制水域下水的工艺分析

本文简述了 3 740 0吨多用途船在限制水域下水工艺措施的制订。在满足避免艉落、艏落和减少艏支架反力 (或艏支架进入船台加强区 )等船舶下水必要条件的基础上 。

在限制水域抗飓风的经历和体会

“银樱轮”于2005年8月29日，在美国密西西比河成功抵抗了Kartrina（卡特里娜）飓风的正面袭击，作为船长布置和指挥了本船抗风全过程，亲身体会到船舶在限制水域抗风所采取的措施容不得半点失误!

限制水域船体水动力计算分析与自由面数值阻尼的应用

当预报船体在狭窄航道或运河等限制水域运动时,需要考虑池壁效应对运动的影响。通过引入自由面池壁格林函数来考虑池壁效应,并通过切比雪夫多项式对其进行逼近,完成了自由面池壁格林函数的高效和高精度计算。文章通过算例与商业软件进行对比,并给出结果。为解决计算过程中存在的自由面的数值共振问题,通过在自由面施加人工数值阻尼,以保证浮体运动和自由面升高计算结果更符合实际情况。

限制水域内船后螺旋桨梢涡特性研究

为了探究船舶在限制水域中自航时螺旋桨的工作特性,该文基于商业软件STAR-CCM+,通过求解RANS方程对船舶在限制水域航行进行了数值模拟。首先对船-舵一体阻力、螺旋桨敞水性能和船-桨-舵一体自航进行了验证,证明了数值和网格划分方法的可行性;然后考虑不同的水深和船-岸距离,计算并分析了船舶螺旋桨的水动力和梢涡特性。研究表明:随着船-岸距离的减小,螺旋桨推力逐渐增大,而水深对推力的影响比较复杂,在极浅水时,推力随船-岸距离的减小逐渐减小;梢涡分离和融合现象随着水深的减小有提前的趋势,梢涡结构有向船体中纵剖面收缩趋势;梢涡强度随着水深和船-岸距离减小逐渐增大,且舵右侧梢涡涡量强度大于左侧。

限制水域船-桨-舵一体舵力及脉动压力数值研究

为分析受浅水及岸壁效应影响下船-桨-舵一体的舵力和脉动压力的变化特性,基于RANS方程,考虑自由液面的影响,选取Realizable k-ε湍流模型和VOF模型,对船舶在限制水域航行时的水动力性能进行数值模拟。首先对螺旋桨敞水性能和船-桨-舵一体自航进行了数值计算,验证了数值和网格划分方法的合理性。然后分别考虑三个水深和船-岸距离,进行了舵力及脉动压力的数值模拟。研究表明:脉动压力随时间周期性变化且脉动频率相同,P2监测点处的脉动峰值波动最大,且各监测点处叶频BPF和倍叶频2BPF的脉动频率幅值呈现出不同的变化规律;舵力和脉动压力均受浅水效应影响较大,在水深吃水比为1.2时,随着船-岸距离的减小,舵纵向力由阻力变为推力,脉动压力几乎呈线性下降。

限制水域内船-桨-舵一体螺旋桨轴承力数值研究

为了探究浅水及岸壁效应影响下船-桨-舵一体自航时螺旋桨的轴承力,该文通过求解RANS方程,采用计算流体力学商业软件STAR-CCM+,对船-桨-舵一体在限制水域内自航进行了数值模拟。采用滑移网格技术来模拟螺旋桨的旋转,首先对船-舵一体阻力和船-桨-舵一体自航进行了验证,证明了数值和网格划分方法的可行性;然后对无限水域以及不同的受限水域四个工况进行了螺旋桨非定常轴承力的数值模拟。研究表明:随着水深和船-岸距离的同时减小,推力系数KTx和扭矩系数KQx均逐渐增大,非定常轴承力系数各分量随时间周期性变化;各系数在频域上脉动频率相同,其中KT x和KQy的频率脉动峰值波动最大。此外,BPF、2BPF和3BPF脉动幅值随着水深和船-岸距离的减小呈现出不同的变化规律。

限制水域中船体下沉量的实用估算

分析比较了限制水域中船体下沉量现有的各种简易估算法。指出了各简易估算法的局限性，提出了新的预报限制水域中船体下沉的简易方法、与两条船型差异较大的实船试验结果比较，证明该估算法是实用安全的，可供驾引人员驾驶船舶安全通过限制水域时参考。

驶经丁坝船舶水动力特性数值研究

丁坝是常见的水工建筑物,会对河道水流和过往船舶的水动力特性产生影响。基于RANS方程,采用VOF方法处理自由液面并结合Realizable k-ε湍流模型,对船舶过丁坝时的水动力特性进行数值模拟。首先对丁坝和船舶的水动力特性进行数值计算,并与实验数据进行对比,证明数值模拟方法的合理性。然后将河道水流流速及船与丁坝相对位置作为变化参数,进行船舶水动力特性和河道流场域计算,得到船舶的受力特性和航行姿态的变化规律。研究表明:船舶的存在使得丁坝后的流场发生不稳定的横向摆动;船舶经过丁坝时,横向力峰值出现在丁坝前0.25倍船长(X/L_(pp)=-0.25)位置附近,纵向力峰值出现在丁坝轴线位置处(X/L_(pp)=0),船舶受到的转艏力矩正向峰值出现在丁坝后0.5倍船长附近(X/L_(pp)=0.5),负向峰值出现在丁坝前0.5倍船长附近(X/L_(pp)=-0.5);水流流速增大,船舶受力及力矩的增量在丁坝前后一倍船长范围内(-1<X/L_(pp)<1)最为显著;此外,船舶的横摇、纵摇、升沉的幅值随船与丁坝距离及水流流速的改变呈现出不同的变化规律。

大型邮轮与集装箱船水动力相互作用数值研究

大型邮轮是一种大尺度、高附加值船型,近年来得到越来越多的研究与开发.由于大型邮轮经常航行于港口、沿岸等繁忙水域,研究其与其他船舶的水动力相互作用,对保证其航行安全至关重要.以一艘大型邮轮和一艘KCS集装箱船为研究对象,通过求解非定常RANS方程,在模型尺度下预报了两船在深水、浅水中不同纵向位置、不同横向位置以及不同航速下的水动力特性,确定了两船之间水动力相互作用的变化情况.结果表明,不同的相对位置和航速均对两船的横向力和转首力矩有明显影响,浅水下两船的相互作用更加明显,且KCS船更易受到船-船相互作用的影响.