基于Rankine源函数的船舶兴波阻力计算

本文基于格林函数的Rankine源函数对船舶运动中的兴波阻力展开计算,由此提升直接法的计算精度,保障船舶的航行安全。

基于Rankine源方法的高速船舶波浪载荷计算

高速船舶具有良好的机动性,与陆上环境相比,水上环境复杂,安全管理及环境保护都有特殊性,加强高速船舶波浪载荷计算,维系船舶的正常运行显得尤为重要。本文基于Rankine源方法,对高速船舶的波浪载荷进行相关计算,提升算法优势,进而提高水上客运及水上娱乐的安全性。

Rankine源Dawson型方法求解三体船兴波阻力

提出将Dawson型兴波阻力理论计算方法用于求解三体船兴波阻力,按Dawson型兴波阻力理论计算方法对三体数学船型和三体方尾船型兴波阻力进行了理论计算,将兴波阻力理论计算结果与剩余阻力模型试验结果进行了比较,验证了Dawson型兴波阻力理论计算方法适用于三体船型兴波阻力理论预报,在中低速区间本方法较线性兴波阻力理论方法的计算结果有改进,并据Dawson型方法兴波阻力理论计算结果分析了三体船阻力特性和线性兴波阻力理论计算结果误差原因.

基于Rankine源法的兴波阻力数值计算研究

以边界元法为基础,以Rankine源函数作为基本解,编制了兴波阻力数值计算程序,分别计算了数学船型Wigley、S60船型和实船26000t成品油船的兴波阻力,并将所得的计算结果与船模阻力试验值及Michell积分法相比较,结果表明Rankine源法和试验值比较接近,本方法可靠实用.

基于 Rankine 源高阶面元法的船舶航行姿态与兴波阻力计算

针对航行船舶的兴波阻力和姿态预报,采用Rankine源高阶面元法求解船舶航行兴波问题。计算时采用叠模线性化自由面条件,对自由面影响系数奇异积分采用源点上置的方法处理,物面奇异积分和立体角则直接求解。就数学船型Wigley、S60和KCS集装箱船的航行兴波阻力与姿态分别进行了数值计算与分析,计算中根据姿态变化重新划分船体湿表面,进行迭代计算,不同航速下的姿态、兴波阻力和船侧波高与试验结果比较,吻合良好,自由面波形真实反映了物理现象,研究表明本文方法能准确地预报船舶航行姿态和兴波阻力,对不同船型和航行速度有着广泛的适用性。

基于Rankine源法的船体线型优化设计

在船舶初步设计阶段,为了快速、准确地获得阻力性能优良的船型方案,将势流兴波阻力理论Rankine源法、黏性理论和最优化技术有机结合,开发了适用于实船的线型优化设计程序.在优化计算过程中,将降低兴波阻力作为主要目标,将排水量限制作为基本约束条件,将反映船型变化的船型修改函数参数作为设计变量,采用非线性规划法中的SUMT(sequential unconstrainedmini mization technique)内点法进行最优化计算.通过对某高速水面舰船前半体不同区域的优化计算,获得的改良船型降阻效果明显,由此验证了该程序用于船型优化的有效性和可行性.

基于Rankine源法的气垫船破冰数值模拟

基于黏弹性薄板假设和势流理论,建立了气垫船在水面、冰面、碎冰面上航行时引起冰层-水层振动问题的统一的理论数学模型,提出了采用Rankine源与有限差分相结合的数值计算方法,通过C语言与Matlab联合编程,建立了冰层-水层的位移响应、应力分布以及破裂效果的预报方法。针对黄河水域冰层特点,对气垫船以亚临界、临界以及超临界速度航行时冰层的应力分布以及破裂情况进行了数值模拟。结果表明:所建立的理论模型和计算方法可以反映冰层的位移变形及其内部应力的分布特征,可以捕捉到气垫船破冰的临界速度,计算得到的冰层振动特性与已有文献的研究结果一致。

时域Rankine源法求解有限水深船舶在规则波中的水底压力变化

应用势流理论中的Rankine源面元法和时域步进法,求解了有限水深船舶在规则波中运动的水底压力变化。将速度势分解成基本势、局部势和记忆势,以叠模解作为基本势对自由表面条件和物面条件进行了线性化,通过在水底布置面元来满足水底条件。利用研制的水底压力-水面波浪测量系统,测量了不同入射波船模表面波形与水底压力的时历曲线,理论计算与实验结果符合较好,验证了自编程序的正确性。通过对比二者的等高线图发现,水底压力与表面波形的峰谷有较好的一致性,并且压力较波形更为平滑。

以Rankine源三维面元法求解三体船纵摇与升沉运动

为对三体船的纵摇与升沉运动进行分析,将三维面元法用于三体船在波浪中的纵摇和升沉计算。依据Rankine源格林函数,基于有航速势流理论建立理论计算模型和数值计算方法,对数学三体船型纵摇、升沉运动响应进行计算,并对计算结果规律进行分析。同时,还对其数值进行模型实验验证。根据计算结果,针对侧体布局对三体船在波浪中纵向运动的影响进行了分析。

基于频域高阶Rankine源法的有航速船舶斜浪中六自由度运动数值计算研究

针对船舶斜浪航行时的六自由度运动预报,本文在频域势流理论框架下,采用高阶Rankine源法求解考虑定常绕流影响的绕辐射问题,建立多自由度耦合运动计算模型。为计及流体粘性对横摇运动的影响,基于计算流体力学理论对船舶自由横摇衰减运动进行模拟,经能量法处理求取横摇阻尼系数,并将其引入频域运动方程。在此基础上,自主开发船舶在规则波中斜浪航行时运动响应的数值计算程序。为验证方法和程序的可靠性,对S175集装箱船在遭遇浪向为150°时的垂荡、横摇和纵摇运动进行模拟,通过与基于移动脉动源的数值方法及试验结果的对比发现,本文方法计算稳定,且由于考虑了定常绕流的耦合影响,在共振频率附近的预报值与试验更为接近。进一步对不同浪向下S175以及肥大的S-Cb84散货船的六自由度运动进行数值计算与分析,结果显示数值解与试验值吻合良好。本文方法对于不同浪向和船型均有着广泛的适用性。

基于Rankine源和Kelvin源格林函数求解兴波阻力的复合算法

[目的]运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。[方法]提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合Lagally定理进行受力计算,并基于Kelvin源格林函数求解船舶兴波阻力。运用该算法对Wigley船的兴波阻力进行计算。[结果]计算结果表明,所用算法相较于运用线性兴波阻力中的薄船理论得到的结果精度更高,而且与完全使用Kelvin源格林函数的算法相比效率也更高。[结论]所用算法可在计算兴波阻力时作为精度与效率之间的一种折中方法。

脑磁源定位重建算法研究进展

脑磁图作为一种非侵入性大脑功能神经成像方法,以其高时间分辨率和无创性等特点得到临床的广泛关注。脑磁源定位研究的核心问题是利用脑外磁场数据(脑磁图)来推断脑内电流源的分布,并进一步确定神经源的位置和活动模式,这一逆问题的求解过程存在不唯一性和不适定性的难题。脑磁源定位重建方法分为分布源模型和偶极子定位。综述脑磁图和磁源成像的发展过程和研究进展,分布源模型包括最小范数估计法、低分辨率脑电磁断层扫描、欠定系统局域解法、贝叶斯推断估计法、波束成形器和稀疏源成像等;偶极子定位包括最大熵方法、最小二乘范数、多信号分类算法、神经网络和遗传算法等;论述各类算法的特色、局限性及其存在的问题;随着技术的不断进步,融合多种脑功能技术的多模态重建方法有望成为神经功能诊断领域的主导性检测技术。

考虑定常兴波影响的辐射问题去奇Rankine源方法数值计算

随着中高速船舶在海洋资源开发中的广泛应用,航速对船舶在波浪中摇荡运动的影响受到重视。基于势流理论,采用非均匀有理B样条(NURBS)表达物面,应用去奇Rankine源方法求解流场速度势;推导了兴波问题的二阶近似非线性自由面边界条件,以及考虑二阶近似非线性兴波影响的辐射速度势的线性自由面和物面边界条件。首先数值计算了Wigley船型的近似非线性兴波问题,将计算的线性和非线性兴波阻力系数与文献结果做了比较,然后数值计算了计及线性定常兴波影响的下潜圆球有航速辐射问题,将计算的附加质量和阻尼系数与文献结果比较,计算结果与文献结果吻合程度较好,验证了数值计算方法的有效性。

水平磁偶极子源一维电磁测深全区视电阻率计算

由水平磁偶极子源层状地电模型表面的磁场水平分量H_(x)频率域响应解析公式,运用均匀半空间等效原理,导出了其全区视电阻率的迭代法计算公式,并基于平移算法的快速计算加以验证,提出用平移算法计算初值加速迭代法的计算策略,通过正演计算模型验证了方法的有效性。依此计算了不同地电模型的H_(x)分量全区视电阻率,对比研究了H_(x)分量全区视电阻率对不同地电模型的响应能力。从计算结果可以看出,水平磁偶极子源激发,采用垂直共面装置观测同方向水平磁场H_(x)计算的全区视电阻率,对地电模型层参数变化(厚度和电阻率)均有较好的分辨力。迭代法或平移算法计算的H_(x)全区视电阻率,均能较好刻画出模型地电阻率变化特征,迭代法全区视电阻率尾支曲线较平移算法更能趋近于深部电阻率真值。对于浅部工程地质问题用高频激发,较小收发距接收,可有效分辨缺陷特征。

去奇异化Rankine源分布面板法自由面数值模拟

近水面波体相互作用问题是流体力学数值模拟的经典问题,其理论广泛应用于海洋工程等领域.本文针对现有文献关于水下振动体与自由面波变化规律的研究较少的情况,建立了基于去奇异化Rankine源面板法势流水下圆柱体振动的数学模型,运用Rankine源方法数值模拟了水下振动圆柱体自由面波高与压力的变化规律.本文数值解与前人的结果进行比对,验证了本文算法的正确性与有效性.最后数值模拟了自由面波高以及在不同参数下振动体表面压力变化图形,数值模拟结果表明,自由面波高和振动圆柱体表面压力会随振动体频率、振幅以及浸没深度的改变进行变化.

基于Rankine源的集装箱船参数横摇非线性时域计算

三维时域数值模拟方法在求解有航速船舶运动响应方面具有一定的优势,可求解非线性自由面和大幅运动问题。对此,基于三维Rankine源法对大型集装箱船迎浪参数横摇运动进行预报,主要考虑Bernoulli方程中速度势的平方项、非线性的Froude-krylov力和恢复力及横摇阻尼二次项修正,静水压力通过在瞬时湿表面上积分获得。通过与试验结果进行对比验证,证明该方法可满足基本工程计算需求,在船舶设计过程中对参数横摇运动的预报具有一定的参考价值。

利用Rankine源方法进行三维时域水弹性分析

船舶工程不断发展,波浪载荷预报在船舶设计、船舶航行安全等方面发挥着越来越重要的作用。由于新型复合材料的广泛应用,传统二维预报方法逐渐表现出局限性,为了解决存在的问题,研究人员提出了三维水弹性预测方法。本文对Rankine源方法应用于三维时域水弹性分析的可行性进行研究。

采用Rankine源、RANSFS组合方法求解计及波影响的船舶粘性绕流问题

本文开发了边界单元(Rankine源)方法与RANSFS方法相组合求解计及船波影响的船舶粘性绕流问题的切合在微机上实施的方法.对S60(Cb＝0.6)船模,在Fn＝0.316, Rn＝106之下进行了计算验证.对边界单元法中Z＝0面上网格的划分,提出了一种不同的网格划分思想,算得了令人满意的波高分布.对这一组合方法的收敛性进行了较为仔细的考察.总阻力系数Ct的计算值,与测量值的相对偏差达到＜5%.对波高的考察显示,粘性对波的影响主要集中在船体表面附近.

Rankine源法的船舶下沉量数值计算初步研究

船舶下沉量是影响船舶安全富余水深的重要因素,具有一定的研究价值.本文对基于Rankine源法的船舶下沉量数值计算进行了初步研究,该方法是一种基于势流理论的边界元法.使用Rankine源法计算船舶下沉量时,首先在船体、自由面、岸壁等边界上分布一系列Rankine源面;进而对边界条件线性化,将源强带入边界条件,建立源强的线性方程组;用迭代法求解该线性方程组,获得源强值,根据源强值计算出船体水动力、力矩和下沉量.研究结果表明,该方法计算船舶下沉量精度较高.

CSAMT的多偶极子源特征与张量测量

传统的可控源音频大地电磁法电偶源多为单偶极子源,这种源明显缺点是各分量存在明显的弱区,Ex、Hy强的区域,Ey、Hx弱,很难进行360°张角范围内测量和矢量测量.为了克服传统场源布极方式的缺点,本文介绍了由两个偶极子组成的"L"型源,推导了"L"型源各个分量的表达式,并通过一个简单均匀半空间的模型验证了表达式的正确性.通过对"L"型源与偶极子源的辐射花样图和电流矢量图详细对比可知,在CSAMT测量区内多偶极子源遵从矢量合成原则.在此基础上,设计了一种新的信号发射模式,在这种模式下可实现360°张角范围内各分量不再存在明显弱区.在新的信号发射模式下,可解决矢量测量时信噪比不对等问题,并可减少张量测量时偶极源的布设次数.在"L"型源的基础上,还进行了张量测量的研究,在一个事例中,计算了倾子、二维判别指数、坐标系的旋转等,结果表明张量测量明显优于标量测量,标量测量一般只适用于一维情况,当地质结构呈现二维或三维性时,标量测量结果很有可能给反演结果带来误差.