基于观测和模型的风致漂移系数研究

在进行海上搜救目标漂移轨迹预测时,风致漂移系数的取值将影响预测的准确性.使用2011年5月南海部级联合搜救演习期间位于莺歌海海域模拟人和救生筏的现场漂移轨迹资料,结合风场和流场的数值模拟研究,对模拟人和救生筏的风致漂移系数进行了推导及检验.结果表明,模拟人和救生筏的风致漂移系数分别取0.017和0.065较为合适,该结论可为落水人员和救生筏的漂移预测提供参考.另外,首次借助了风场和流场数值模拟结果来推导风致漂移系数,可以有效弥补观测资料的不足.

风致漂移与风致偏转

风致漂移与风致偏转古文贤风对船舶运动的影响，需从风对船舶的作用力（矩）的作用效果来分析，船舶固受风力（矩）作用而产生运动状态的变化，在运动状态的变化中又产生水动力（矩）对船舶的作用。所谓风对船舶运动的影响，不仅应分析风力（矩）对船舶的作用，还应同时分...

厦门海域落水集装箱漂移路径的数值模拟

对落水集装箱的受力和进水淹没过程进行分析,细化落水集装箱风致漂移系数与淹没率的线性关系。并以“SITC PYEONGTAEK”轮落水集装箱为例,结合区域海洋模式模拟的海流数据,用拉格朗日法和蒙特卡洛随机扩散相结合的粒子追踪法建立集装箱追踪模型模拟集装箱的漂移轨迹,再利用网格化统计方案对零散分布的粒子进行概率统计,分析掉落集装箱的漂移位置。通过实际案例中集装箱落水后的漂移轨迹对模型进行验证,表明该模型模拟得到的轨迹点与海上发现的漂浮集装箱点位基本吻合,说明该模型有助于快速锁定漂移区域,减少由落水集装箱带来的风险,增加航行单位对落水集装箱漂移轨迹的预测准确性,为集装箱落水港区及周边水域的通航安全提供保障。

攒尖四坡屋面风致雪漂移的数值模拟

为获得攒尖四坡屋面的风致雪漂移规律,基于欧拉-欧拉方法和风雪单向耦合假定,运用计算流体动力学软件,选取Mixture模型分别对立方体周边和高低屋面上的风致雪漂移运动进行数值模拟,将模拟结果与两者的实地观测数据对比,探讨分析数值风洞的关键技术和参数设置,验证数值模拟方法的合理性与可靠性。依据攒尖四坡房屋的使用功能要求,设计分析模型与分析工况,在试算的基础上对屋面进行分区。以风速5 m/s,7 m/s,9 m/s,11 m/s,13 m/s和15 m/s,风向角0°,15°,30°和45°以及屋面坡度25°,30°,34°,40°和45°为分析参数,对攒尖四坡房屋的120种工况进行数值模拟,得到屋面各分区侵蚀沉积的基本规律,提出可用于抗雪设计的屋面积雪分布系数。研究表明,风向角的改变会使屋面积雪分布状态发生较大程度的变化,风速和屋面坡度的变化对屋面整体积雪量有较大影响。

平面腹部凸出双坡房屋屋面风致雪漂移研究

为研究对风雪荷载敏感的平面腹部凸出双坡轻型房屋屋面的风致雪漂移规律,基于计算流体动力学原理和两相流理论,运用CFD软件进行数值建模,对立方体及高低屋面风致雪漂移分布进行数值模拟,并与实测数据进行对比,分析与探讨参数选取及边界条件设置。在此基础上,以风向角(0°,45°,90°,135°,180°)、风速(5,7.5,10,12.5,15m/s)、屋面坡角(20°,31°,40°)为分析参数,分别对不含凸出部分的双坡房屋、凸出部分长短边对应占主体长短边尺寸的1/2及1/4的2种平面腹部凸出双坡房屋,共计3种房屋屋面进行前期工况试算。在此基础上,综合雪漂移分布规律,为反映屋面各部分积雪分布特性进一步对房屋屋面进行细致分区,共模拟195种工况的风致雪漂移运动,得到各工况下房屋屋面风致雪漂移分布规律及可供抗雪设计的各分区积雪分布系数。研究表明:对房屋屋面进行分区,能更好地反映积雪沿屋脊长度方向的分布特性,分区后屋面中部的积雪分布系数值超过不分区约9%;腹部凸出区域对主体结构影响明显,若仅参考单跨双坡屋面积雪系数进行设计,存在安全隐患,设计中应予以注意。

广东海域模拟人和无动力渔船海上漂移试验研究

为探讨海上搜救目标无动力渔船和落水人员在海水中的漂移规律,对现有海上搜救目标漂移轨迹预测模型进行评估与改进,国家海洋局南海海洋工程勘察中心于2011年2月和4月在广东近岸海域开展了3组模拟人和2组无动力船海上漂移试验。试验发现模拟人与无动力船大部分时刻的漂移轨迹位于下风向的右侧,80%以上的时刻漂移轨迹位于海流流向和下风向的矢量合成区间内。以漂移速度为应变量,流速和风速为自变量进行二元回归分析发现,广东海域的模拟人和无动力渔船的流致漂移参数约为1.0,风致漂移参数分别为0.019和0.038。

基于受力分析的落水人员漂移轨迹预测研究

介绍了一种基于受力分析的预报海上搜救落水人员漂移轨迹的理论方法。对落水人员进行受力分析,得出落水人员在风、波浪、海流作用下的漂移轨迹数学模型,利用龙格库塔数值方法求解漂移轨迹。通过48 h海上仿真人漂移试验进行验证,结果表明:落水人员理论计算漂移轨迹与海上试验实际漂移轨迹吻合良好,说明该理论计算方法可靠。同时,通过理论计算分析了波浪对落水人员漂移轨迹的影响,发现波浪对落水人员漂移轨迹的影响相对较小,但是考虑波浪的情况下更接近实际漂移轨迹,预报精度提高2.86%。

风致折叠网壳结构表面积雪分布CFD模拟

为研究风致折叠网壳结构表面积雪的分布规律,基于Euler-Euler方法和空气相与雪相单向耦合的基本假设,运用通用计算流体动力学软件ANSYS Fluent的Mixture多相流模型理论,并考虑壁面上积雪的侵蚀与沉积,建立风致雪漂的数值模型。首先,模拟立方体周围积雪分布并与实测结果对比,探讨与分析数值风洞的关键技术与参数,证实三方程k-kl-ω湍流模型能更好地对风雪两相流进行模拟。在此基础上,以风速和风向角为分析参数,模拟折叠网壳结构表面积雪分布。结果表明,10 m/s以下较低风速的持续作用对积雪分布尤为不利,受风向角变化影响,结构表面积雪的侵蚀与沉积发生在不同分区,其中迎风面被大面积侵蚀、背风面局部沉积,在不同的风向角下同一分区的积雪分布系数相对改变量最高达1.28。模拟获得结构表面在全风向角下的最不利积雪分布系数,为近似体型结构的抗风雪设计理论提供参考依据。

开洞口煤仓风致积雪数值模拟及雪荷载不利分区研究

风雪共同作用下开洞口煤仓网壳表面雪压不均匀分布,对网壳结构安全性极为不利,且我国《建筑结构荷载规范》和《火力发电厂圆形贮煤仓施工技术规范》并未明确规定此种结构的雪荷载,故模拟研究了此种更接近实际煤仓选型的结构表面积雪侵蚀和沉积量的变化情况。运用FLUENT计算流体力学软件,基于Euler-Euler的方法,分析了不同风向角、积雪厚度和吹雪时间对开洞口煤仓表面积雪侵蚀量和沉积量的影响,结果表明,风向角和积雪厚度对煤仓表面积雪变化量影响较大,随风向角和积雪厚度增大,煤仓中心部位垂直来流风方向的积雪侵蚀量显著增大。将数值模拟所得结果与规范进行对比,发现此类结构并不适用于我国规范给出的屋面积雪分布系数,故提供煤仓表面最不利积雪分布系数分区图,为煤仓表面雪荷载设计提供依据。

多因素下开洞口煤仓风致积雪CFD模拟及拟合研究

为解决结构设计时开洞口圆形煤仓表面无法确定荷载分布系数问题,使用计算流体力学软件研究了开洞口煤仓不同跨度下风向角、积雪厚度及矢跨比变化下屋面积雪不均匀分布情况,提出了针对此种特殊结构的屋面积雪值拟合公式。研究结果表明:此公式拟合准确度高,屋面积雪值随风向角和积雪厚度增大而变大,风向角对积雪值影响极大,矢跨比影响下屋面积雪值变化较为复杂,且风向角和矢跨比2种参数相互影响,不应单一考虑矢跨比对球壳屋面积雪值的影响。

吕四港区环抱式港池进出港操纵风险浅析

为进一步提高船舶安全进出南通港吕四港区环抱式港池,介绍吕四港区概况和港区内渔船作业特点及避让要点,通过分析吕四港区水文气象特征并结合引领大型特种船“振华32”轮的实践经验从而探索分析影响进出吕四港区环抱式港池的不利因素,有针对性的提出应对措施、建议和其它操纵注意要点。

船舶过弯道所需航宽建模

船舶通过弯曲航道所需航宽的计算对于安全生产具有十分重要的意义.根据叠加原理,分别计算出在无风流情况下过弯道所需航宽、流致漂移量、风致漂移量、偏航量,然后相互叠加得到有风流情况下船舶通过弯道所需航宽.

失控船拖带系统建模与航迹带模拟研究

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,建立了"拖轮-拖缆-失控船"船舶拖带系统动力学模型,采用数值计算法实现了拖带运动的模拟。拖轮操纵运动模型采用MMG模型,为提高拖带系统建模精度,建模过程中引入了风、浪、流干扰子模块,并采用由试验数据建立的经验公式处理风、浪、流对船舶拖带系统的影响。共分析了无风、浪、流影响,风、浪、流单独影响,风、浪、流联合作用等5种影响状态,并分别进行了模拟计算。模拟结果表明:风对被拖船航迹带的影响相对较小,但拖带系统的漂移较大;流对被拖船航迹带的影响比风的影响大,但相比之下拖带系统漂移较小;波浪对被拖船航迹带的影响最大,航迹带宽约等于被拖船的船长。

基于蒙特卡洛方法的海上搜寻区域确定模型

为了提高海上搜寻与救助的成功率,采用FVCOM模型进行遇难海域表面流场的数值预报,并与实测结果进行比较。采用经验公式法确定不同漂浮物种类风致漂移速度与风速的关系。引入蒙特卡洛方法,通过量化影响漂移的不确定性因素,确定漂浮物位置随时间变化的概率密度函数,并以统计区域作为搜寻区域,编制程序建立搜寻区域确定模型。模型实例验证效果较好,可为搜救工作的开展提供依据。

不同跨度的双跨拱形屋面的积雪分布研究

为探究对双跨拱形屋面的风致雪漂移规律,采用Mixture多相流模型和k-kl-ω模型,选择双跨拱形屋面作为研究对象,分析在不同矢跨比及风速下的积雪分布形态。研究结果表明,在高风速自然条件下,双跨拱形屋面在屋脊处承受更严重的雪荷载。此外,前跨侵蚀区和后跨沉积区的大小差异导致双跨拱形屋面前后跨的不均匀积雪分布。研究的结果为进一步探索相关问题和实际工程提供参考依据。

在风流作用下船舶桥区运动模型探讨

运用船舶操纵性的理论知识以及数学建模的方法,对船舶在桥区风、流作用下的运动规律进行分析,推导出船舶在桥区风流作用下的运动模型,为船舶驾驶员操纵船舶提供理论依据.

高速铁路沿线轻钢类建筑物失效运动路径数值仿真研究

轻钢类建筑物失效入侵高速铁路沿线事故日趋增长,已成高速铁路路外环境整治的一项主要内容,轻钢类建筑物失效运动路径亟待开展研究。本文基于TTU实测模型参数,采用Lsdyna-ICFD计算模块进行数值模拟分析,将模拟结果与实测对比,验证模拟方法的有效性;基于此方法模拟高铁沿线轻钢类建筑物门式刚架轻钢建筑的4个风向角流场及4个风速流场,结合N-S方程采用稳态方法进行求解,分析不同风速风向下建筑表面风荷载的变化规律;采用ICFD计算模块进行流固耦合分析,揭示不同风速、风向下连接失效屋面板的风致漂移规律。计算结果表明:屋盖最大风吸荷载约616.63 N,最大漂移距离约为569.65 m。

海上风电项目建设对通航安全的影响分析及对策

针对风电项目建设水域内的施工船舶和其他过往船舶受风、流等影响而存在的潜在危险,从船舶操纵及海上交通安全管理角度出发,针对船舶失控后受风、流作用发生漂移的规律和机理进行探讨,并对在特定风速、流速下产生的漂移量进行对比分析。针对海上风电项目特点制定了船舶安全航行与防范措施。

一次基于实测资料的海上搜救漂浮物的风漂系数优化实验

基于2015年国家海洋局东海预报中心宁波中心站在舟山附近海域开展的一次模拟无动力船只和落水人员的海上漂移实验的实测资料,近似认为风致漂移速度与风速为线性关系,利用最优化算法计算了漂移轨迹预报中的最优风致漂移参数。计算结果表明:无动力船只的最优风致漂移参数分别为0.046 590 162,0.004 537 790,人的最优风致漂移参数分别为0.044 606 739,-0.003 190 774。当参数为最优时,预报漂移轨迹最接近实测;当参数接近最优值时,预报误差增长相对缓慢,在远离最优值时,预报误差增长相对快速。

超大型海船弯曲航段所需航宽研究

以江阴兴澄特钢有限公司对超大型海船减载进江的需求为背景,指出超大型海船减载进江的重要意义,对弯曲航道船舶航行过程中的风致漂移量、流致漂移量及所需的几何宽度等分别建立了数学模型,并以15万t级超大型海船减载进出江阴福姜沙水道为例进行了计算分析,对超大型海船减载进江的可行性和所需航宽给出了研究结果.