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Mathematical Model of Small Water-plane Area Twin-hull and Application in Marine Simulator 被引量:2
1
作者 XiufengZhang Zhenwang Lyu +1 位作者 Yong Yin Yicheng Jin 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第3期286-292,共7页
Small water-plane area twin-hull(SWATH) has drawn the attention of many researchers due to its good sea-keeping ability.In this paper,MMG's idea of separation was used to perform SWATH movement modeling and simulat... Small water-plane area twin-hull(SWATH) has drawn the attention of many researchers due to its good sea-keeping ability.In this paper,MMG's idea of separation was used to perform SWATH movement modeling and simulation;respectively the forces and moment of SWATH were divided into bare hull,propeller,rudder at the fluid hydrodynamics,etc.Wake coefficient at the propellers which reduces thrust coefficient,and rudder mutual interference forces among the hull and propeller,for the calculation of SWATH,were all considered.The fourth-order Runge-Kutta method of integration was used by solving differential equations,in order to get SWATH's movement states.As an example,a turning test at full speed and full starboard rudder of ‘Seagull' craft is shown.The simulation results show the SWATH's regular pattern and trend of motion.It verifies the correctness of the mathematical model of the turning movement.The SWATH's mathematical model is applied to marine simulator in order to train the pilots or seamen,or safety assessment for ocean engineering project.Lastly,the full mission navigation simulating system(FMNSS) was determined to be a successful virtual reality technology application sample in the field of navigation simulation. 展开更多
关键词 ship maneuverability ship motion modeling small water-plane area twin-hull(SWATH) marine simulator
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Resistance and Seakeeping Numerical Performance Analyses of a Semi-Small Waterplane Area Twin Hull at Medium to High Speeds 被引量:1
2
作者 Giuliano Vernengo Dario Bruzzone 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2016年第1期1-7,共7页
The hydrodynamic analysis of a new semi-small waterplane area twin hull (SWATH) suitable for various applications such as small and medium size passenger ferries is presented. This may be an attractive crossover con... The hydrodynamic analysis of a new semi-small waterplane area twin hull (SWATH) suitable for various applications such as small and medium size passenger ferries is presented. This may be an attractive crossover configuration resulting from the merging of two classical shapes: a conventional SWATH and a fast catamaran. The final hull design exhibits a wedge-like waterline shape with the maximum beam at the stem; the hull ends with a very narrow entrance angle, has a prominent bulbous bow typical of SWATH vessels, and features full stern to arrange waterjet propellers. Our analysis aims to perform a preliminary assessment of the hydrodynamic performance of a hull with such a complex shape both in terms of resistance of the hull in calm water and seakeeping capability in regular head waves and compare the performance with that of a conventional SWATH. The analysis is performed using a boundary element method that was preliminarily validated on a conventional SWATH vessel. 展开更多
关键词 small waterplane area twin hull (SWATH) semi-SWATH ship resistance SEAKEEPING response amplitude operators boundary element method rankine source distribution
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鳍结构对SWATH船纵向稳定性及运动性能的影响 被引量:2
3
作者 刘强 吉明 +1 位作者 梁利华 李国斌 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期25-34,共10页
针对保持SWATH船纵向运动稳定鳍的结构尺寸难以确定的特点,从实船对鳍的展长和弦长取值的约束条件出发,利用计算机仿真出SWATH船在40kn的航速范围内保持纵向运动稳定的鳍结构尺寸的变化范围,然后,从这一范围内确定出不同航速且具有一定... 针对保持SWATH船纵向运动稳定鳍的结构尺寸难以确定的特点,从实船对鳍的展长和弦长取值的约束条件出发,利用计算机仿真出SWATH船在40kn的航速范围内保持纵向运动稳定的鳍结构尺寸的变化范围,然后,从这一范围内确定出不同航速且具有一定运动性能要求的鳍尺寸变化范围。以此为基础仿真出了对应于不同航速SWATH船在静水中的升沉和纵摇运动性能指标的变化范围。结果表明,此方法直观、有效,能初步确定稳定鳍尺寸并分析静水中鳍尺寸对SWATH船运动性能影响。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 SWATH船 纵向运动稳定性 MUNK力矩
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带首鳍斜支柱SWATH水动力的数值研究 被引量:3
4
作者 邓锐 黄德波 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第4期564-567,共4页
该文是将CFD软件FLUENT用于带首鳍斜支柱SWATH粘性流场计算的一个尝试和探索性研究,重点在对有自由液面模型的研究。文中详细模拟了不带自由表面和带有自由表面的情况下有首鳍和不带首鳍,以及在带有自由表面的情况下首鳍0度攻角和5度攻... 该文是将CFD软件FLUENT用于带首鳍斜支柱SWATH粘性流场计算的一个尝试和探索性研究,重点在对有自由液面模型的研究。文中详细模拟了不带自由表面和带有自由表面的情况下有首鳍和不带首鳍,以及在带有自由表面的情况下首鳍0度攻角和5度攻角时SWATH周围的粘性流场,计算了其所受到的阻力和力矩,数值模拟与实验结果大体上吻合良好。 展开更多
关键词 斜支柱 SWATH 船舶粘性流场 首鳍 数值模拟 FLUENT软件
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基于STAR-CCM+的小水线面三体船阻力数值仿真 被引量:13
5
作者 张明霞 韩兵兵 +1 位作者 卢鹏程 赵正彬 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期79-85,共7页
[目的]小水线面三体船因具有良好的耐波性、快速性及稳定性而在民用和军用领域受到青睐,但不同的水下潜体形状及不同侧体位置在不同航速时的阻力变化规律还有待研究。由于开展船模试验所需时间较长、成本较高,难以将全部可能的方案都进... [目的]小水线面三体船因具有良好的耐波性、快速性及稳定性而在民用和军用领域受到青睐,但不同的水下潜体形状及不同侧体位置在不同航速时的阻力变化规律还有待研究。由于开展船模试验所需时间较长、成本较高,难以将全部可能的方案都进行试验,因此利用STAR-CCM+平台对小水线面三体船周围的粘性流场进行数值模拟。[方法]考虑到自由表面效应的影响,首先验证采用STAR-CCM+平台进行阻力数值计算的可行性和可靠性;其次,研究系列傅汝德数下不同侧体位置时,潜体横剖面为圆形的小水线面三体船阻力的变化规律。[结果]结果表明,随着航速的增加,侧体布置于主体后部并向主体靠拢时,小水线面三体船的总阻力较小;在Fr=0.338~0.494范围内,小水线面三体船的总阻力较细长型三体船总阻力的降低最为显著。[结论]研究结果可为同类型船舶的设计提供一定的借鉴和参考作用。 展开更多
关键词 小水线面三体船 船舶阻力 侧体布局 潜体形状 数值仿真
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基于多目标遗传算法的SWATH船稳定鳍优化设计 被引量:2
6
作者 刘强 梁利华 +1 位作者 吉明 李国斌 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第2期197-203,共7页
针对稳定鳍的各参数对SWATH船纵向运动性能具有较大影响的特点,建立了稳定鳍的多目标优化模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对其求解。然后,以SWATH-6A为例对稳定鳍进行了优化设计。从仿真结果来看,在相同条件下优化得到的稳定... 针对稳定鳍的各参数对SWATH船纵向运动性能具有较大影响的特点,建立了稳定鳍的多目标优化模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对其求解。然后,以SWATH-6A为例对稳定鳍进行了优化设计。从仿真结果来看,在相同条件下优化得到的稳定鳍能使SWATH船具有更好的纵向运动性能。因此,本文的优化方法是合理的、有效的,有一定应用价值。 展开更多
关键词 SWATH船 遗传算法 多目标优化 PARETO解
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SWATH船纵向运动的鲁棒H_∞控制研究 被引量:1
7
作者 刘强 梁利华 +1 位作者 吉明 李国斌 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期19-25,共7页
建立了SWATH船纵向运动控制系统的数学模型,并针对模型和外部扰动的不确定性,在SWATH船纵向运动控制中引入了状态反馈H∞控制方法;充分利用LMI(Linear Matrix Inequality)理论处理方法的优点对控制规律进行了优化。仿真结果表明,利用此... 建立了SWATH船纵向运动控制系统的数学模型,并针对模型和外部扰动的不确定性,在SWATH船纵向运动控制中引入了状态反馈H∞控制方法;充分利用LMI(Linear Matrix Inequality)理论处理方法的优点对控制规律进行了优化。仿真结果表明,利用此方法设计的控制器对SWATH船所受到的外部扰动具有较好的抑制作用,能满足系统纵向运动性能的要求,具有一定的实用性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 SWATH船 状态反馈H∞控制 线性矩阵不等式 鲁棒控制
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基于参数化子模型的SWATH船典型节点抗疲劳设计 被引量:3
8
作者 任慧龙 张清越 +1 位作者 胡雨蒙 江雪云 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第6期11-15,20,共6页
复杂的交变载荷、特殊的结构形式和高强度钢的大量使用使小水线面双体船连接桥结构的疲劳强度问题尤为突出。针对此问题,研究在整船有限元分析的基础上,采用子模型法对SWATH船支柱体高应力集中区域的典型节点进行基于Miner线性累积损伤... 复杂的交变载荷、特殊的结构形式和高强度钢的大量使用使小水线面双体船连接桥结构的疲劳强度问题尤为突出。针对此问题,研究在整船有限元分析的基础上,采用子模型法对SWATH船支柱体高应力集中区域的典型节点进行基于Miner线性累积损伤理论和Weibull分布连续模型的疲劳强度分析。并通过有限元分析软件Ansys及其参数化编译语言APDL建立该典型节点的参数化子模型,结合以表征结构疲劳寿命的累积损伤度和影响疲劳强度的形状和尺寸参数建立的优化模型进行优化设计研究。算例结果表明,该方法能够在提高结构疲劳强度的情况下,提出结构重量较轻的节点形状和尺寸方案,为此类结构的抗疲劳设计提供参考。 展开更多
关键词 小水线面双体船 参数化子模型 APDL 累积损伤度 抗疲劳设计
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小水线面中体五体车客渡船的主尺度优化
9
作者 贺俊松 卢晨 肖熙 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期211-215,共5页
结合常规五体船型和小水线面船型的优点,提出小水线面中体五体船(PentaSWACH)的新船型概念.针对该型船主尺度参数众多而不易优化的问题,提出了一套主尺度优化方法.以航速和空船重量为目标函数,对一小水线面中体五体车客渡船的主尺度方... 结合常规五体船型和小水线面船型的优点,提出小水线面中体五体船(PentaSWACH)的新船型概念.针对该型船主尺度参数众多而不易优化的问题,提出了一套主尺度优化方法.以航速和空船重量为目标函数,对一小水线面中体五体车客渡船的主尺度方案进行了初步优化,为进一步开展该型船的研究提供了可供参考的主尺度优化途径. 展开更多
关键词 五体船 多体船 小水线面 主尺度优化
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横向载荷作用下小水线面双体船结构校核与优化 被引量:1
10
作者 张旭 蒋学敏 《造船技术》 2020年第6期23-27,共5页
采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核,研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性,进而给出结构优化设计方案,在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的,形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类... 采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核,研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性,进而给出结构优化设计方案,在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的,形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类船舶提供设计与校核指导。 展开更多
关键词 小水线面双体船 横向载荷 有限元 结构设计 强度校核 应力分布
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SWATH船稳定鳍的优化设计
11
作者 刘强 吉明 +1 位作者 梁利华 李国斌 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2010年第1期195-199,共5页
建立了SWATH船稳定鳍优化的数学模型,并针对模型多设计变量、非线性和多约束等特点采用了遗传算法对其进行了优化求解.然后,以SWATH-6A为实例对稳定鳍的安装位置、展长和弦长进行了优化,并将优化结果跟已有的一对鳍进行了比较研究.从仿... 建立了SWATH船稳定鳍优化的数学模型,并针对模型多设计变量、非线性和多约束等特点采用了遗传算法对其进行了优化求解.然后,以SWATH-6A为实例对稳定鳍的安装位置、展长和弦长进行了优化,并将优化结果跟已有的一对鳍进行了比较研究.从仿真结果来看,在相同的条件下文中优化得到的稳定鳍能使SWATH船的各方面性能都更好. 展开更多
关键词 SWATH船 稳定鳍 遗传算法 纵向运动 线性加权法
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SWATH船纵向运动的分数阶PI^(λ)D^(μ)控制
12
作者 白春江 王庆武 赵健 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第2期58-62,共5页
针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PID控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船... 针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PID控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船为研究对象,分别采用分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器和最优PID控制器对其等效Nomoto模型和考虑风浪干扰后的模型进行仿真研究。最后,对它们的控制性能及控制能量消耗进行比对分析。通过分析发现,本文所提出的分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的控制效果明显优于最优PID控制器,且分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器更为节能。 展开更多
关键词 SWATH船 纵向运动 分数阶PI^(λ)D^(μ)控制
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基于零兴波理论的非常规小水线面双体船设计 被引量:2
13
作者 钱鹏 易宏 +1 位作者 李英辉 于升杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1053-1058,共6页
基于零兴波阻力理论,提出了一种非常规的S曲线形小水线面双体船(SWATH),其片体关于船中对称,单片体有一定艏向偏角.基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程黏流理论对设计进行求解验证,给出了设计的非常规SWATH静水中阻力性能.与常规带有... 基于零兴波阻力理论,提出了一种非常规的S曲线形小水线面双体船(SWATH),其片体关于船中对称,单片体有一定艏向偏角.基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程黏流理论对设计进行求解验证,给出了设计的非常规SWATH静水中阻力性能.与常规带有鱼雷体状潜体的SWATH相比,设计的S形非常规SWATH不仅在低航速下(弗劳德数Fr=0.3)具有较低的阻力,在高速下(Fr≥0.8)也具有绝对的低阻优势. 展开更多
关键词 小水线面双体船 S曲线形 船舶阻力 零兴波
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改进协同优化算法在船舶概念设计中的应用(英文) 被引量:5
14
作者 姚壮乐 陈超核 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期1453-1459,共7页
文章介绍了多学科优化算法的发展以及在船舶设计中应用的广阔前景,针对其中的协同优化算法进行了详细介绍,并根据其存在的不足提出了动态罚函数的改进方法,通过对系统级优化问题进行改造,将其转化为无约束优化问题,降低了求解难度且提... 文章介绍了多学科优化算法的发展以及在船舶设计中应用的广阔前景,针对其中的协同优化算法进行了详细介绍,并根据其存在的不足提出了动态罚函数的改进方法,通过对系统级优化问题进行改造,将其转化为无约束优化问题,降低了求解难度且提高了计算精度。对某型SWATH船阻力和结构的优化问题进行了简化、求解,最终结果降低了油耗,表明了该算法在船舶概念设计中应用的可行性。 展开更多
关键词 协同优化算法 动态罚函数 小水线面双体船
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小水线面双体船声辐射特性研究 被引量:2
15
作者 张维 李明 +1 位作者 陈炉云 易宏 《舰船科学技术》 2010年第11期17-20,共4页
运用结构有限元法与声学边界元法,对小水线面双体船振动声学特性数值计算问题进行了研究。通过结构动力响应分析,获得结构振动响应特性参数。以船体结构频响分析计算结果为声学边界条件,对小水线面双体船近场声学特性进行了边界元计算... 运用结构有限元法与声学边界元法,对小水线面双体船振动声学特性数值计算问题进行了研究。通过结构动力响应分析,获得结构振动响应特性参数。以船体结构频响分析计算结果为声学边界条件,对小水线面双体船近场声学特性进行了边界元计算。对比不同工况下的结构声学特性,为进一步实现结构减振降噪提供参考。 展开更多
关键词 小水线面双体船 结构-声辐射 边界元法 数值分析
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小水线面双体船螺旋桨脉动压力预报方法研究 被引量:3
16
作者 刘哲 郑巢生 +1 位作者 马艳 吴帅 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期144-153,共10页
小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨... 小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨脉动压力整体较小,在早期设计阶段可以用常用的经验公式进行初步估算;CFD数值计算方法能满足实际工程需要,为SWATH船螺旋桨脉动压力计算和艉部振动控制提供了参考。 展开更多
关键词 SWATH船 螺旋桨脉动压力 预报方法 经验公式 数值计算 船模试验
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小水线面双体船的波浪动载荷响应 被引量:6
17
作者 任鸿 《船舶》 北大核心 2003年第1期24-29,51,共7页
本文提供了小水线面双体船 (SWATH)结构载荷的解析方法以及用于初步设计的简捷算法经验公式。确定船体运动和波浪载荷的方法是以谐波中船舶的线性响应为基础 ,按零航速横浪来计算的。根据模型试验结果此种状态是 SWATH最危险的载荷状态... 本文提供了小水线面双体船 (SWATH)结构载荷的解析方法以及用于初步设计的简捷算法经验公式。确定船体运动和波浪载荷的方法是以谐波中船舶的线性响应为基础 ,按零航速横浪来计算的。根据模型试验结果此种状态是 SWATH最危险的载荷状态。以前应用于 30 0 0~ 30 0 0 0 t船的经验算法往往被不正确地用于小吨位的船上 ,文中提供了一个新的经验算法可将应用界限扩展到小如 5 0 t的 SWATH船上。 展开更多
关键词 动载荷 船舶 小水线面双体船 流体动力学 波浪载荷 结构响应
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小水线面双体船抗冲击特性数值研究 被引量:1
18
作者 高峰 况贶 《船舶》 2015年第5期46-50,共5页
文章介绍了小水线面双体船型的特点,阐述其在军事领域的应用和发展前景。运用数值仿真方法计算水下非接触爆炸作用下小水线面双体船的结构变形和冲击环境,分析此船型结构抗冲击特性和全船冲击环境特点,提出在抗冲击设计时的重点设计区... 文章介绍了小水线面双体船型的特点,阐述其在军事领域的应用和发展前景。运用数值仿真方法计算水下非接触爆炸作用下小水线面双体船的结构变形和冲击环境,分析此船型结构抗冲击特性和全船冲击环境特点,提出在抗冲击设计时的重点设计区域和优化方向,为其军事应用提供技术积累。 展开更多
关键词 小水线面双体船 结构抗冲击 冲击环境
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小水线面双体型远洋调查作业船设计
19
作者 葛兴国 《船舶》 2017年第5期23-27,共5页
小水线面双体型科学调查作业船因其优良性能而深受人们青睐,又因其设计难度大且前期研究工作投入多而使船舶设计人员望而却步。该文以某型小水线面双体远洋调查作业船的设计为例,简述了设计中应重点关注的要点(即线型设计、质量控制、... 小水线面双体型科学调查作业船因其优良性能而深受人们青睐,又因其设计难度大且前期研究工作投入多而使船舶设计人员望而却步。该文以某型小水线面双体远洋调查作业船的设计为例,简述了设计中应重点关注的要点(即线型设计、质量控制、电力推进、低噪声螺旋桨设计等),可供同类型船舶设计参考应用。 展开更多
关键词 小水线面双体船 远洋调查作业船 设计要点
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具有LMI区域极点约束的SWATH船纵向运动H_∞控制研究
20
作者 陈睿 张琪 《科技创新导报》 2020年第4期113-115,共3页
针对SWATH船纵向运动系统自身存在的不确定性和外部扰动,本文建立了系统的数学模型,并利用LMI理论在处理多目标优化方面的优点,设计了具有区域极点约束的H∞控制器来改善系统的纵向运动性能。仿真结果表明,此控制方法不但对SWATH船所受... 针对SWATH船纵向运动系统自身存在的不确定性和外部扰动,本文建立了系统的数学模型,并利用LMI理论在处理多目标优化方面的优点,设计了具有区域极点约束的H∞控制器来改善系统的纵向运动性能。仿真结果表明,此控制方法不但对SWATH船所受到的随机海浪具有较好的抑制作用,而且能够使得闭环系统的暂态性能满足一定设计要求,能满足SWATH船在海洋中航行时的纵向运动性能要求。 展开更多
关键词 SWATH船 状态反馈H∞控制 LMI区域极点配置 鲁棒控制
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