混流式喷水推进泵空化流动及其诱导振动特性的试验研究

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对振动信号进行了处理和分析。试验表明:喷水推进泵叶顶区出现了叶顶间隙空化和叶顶泄露涡空化等空化现象;随着空化程度的加剧,叶顶区的空化结构先由丝状逐渐连接成薄片状,继而发展为云状;快速旋转的空化云会呈现出极不稳定状态,尾部发生脱落形成垂直空化涡(perpendicular cavitating vortices,PCVs);小尺度的垂直空化涡消散在流道中部;随着空化程度的进一步加剧,垂直空化涡尺度增大并向相邻叶片的压力面运动,造成喷水推进泵性能的下降。空化程度加剧对应的流动结构特征会导致压力脉动产生相应的变化,从而诱导振动的增加。经验模态分解和HHT结果显示片状空化及大尺度云空泡溃灭时会诱导高频区的宽频振动增大;空化云尾缘的低频脱落会产生垂直空化涡,诱导低频的压力脉动和振动的快速增加。希尔伯特边际谱上高频幅值,叶频和轴频幅值的变化特征可在一定程度上用来反映泵内的流动状态。

船舶电网方向保护配置的研究

船舶电网任意点短路故障时,电动机支路在短时间内会转变成发电机运行状态向短路点馈送短路电流。从电网方向保护的基本原理出发,分析了船舶的短路工况及电动机馈送短路电流,研究电动机馈送电流对电动机支路出口自身过电流保护的影响。结果表明,短路暂态过程中大容量电动机馈送的短路电流能达到额定电流的10倍,且随电动机容量的增大,馈送电流也相应增大,易造成电动机支路出口的过电流保护误动作。提出了在大容量电动机支路安装功率方向元件的措施,为船舶电网的安全运行提供保障。

含观光筒的复合材料游艇直接计算方法研究

文中以一具有底部观光筒体的复合材料游艇为研究对象,对比分析规范计算方法和SESAM设计波方法对含观光筒复合材料小艇设计载荷计算结果的区别,结果表明:相较于规范方法,设计波方法在计算船体设计载荷时可充分考虑船体结构形式的影响,在对含观光筒的船舶载荷进行计算时应采用设计波方法.此外,在SESAM计算载荷的基础上对含观光筒复合材料结构强度进行了直接计算,并采用最大应变衡准对船体结构强度进行校核,结果表明:强度校核时的计算应变与许用应变的比值在60%以内,本文计算的含观光筒复合材料船体结构的强度安全裕度较大.

基于参数化设计的浮冰区船舶冰阻力研究

基于Voronoi图采用参数化设计工具对不规则几何形状的浮冰开展参数化建模,参照真实冰区测量信息,利用遗传算法对浮冰尺度概率分布开展了优化研究。考虑不同浮冰尺度范围,采用有限元方法对船舶在浮冰区航行的冰阻力进行了数值计算。研究发现:大尺度浮冰相对于小尺度浮冰而言,破碎更为剧烈;优化浮冰尺度概率分布的冰阻力峰值总体而言大于优化前,平均值则较小;数值计算结果在较大浮冰尺度范围内与经验值较为吻合,浮冰阻力平均值随浮冰平均尺度增大呈负指数幂函数减小趋势。文中提供了一种对浮冰尺度概率分布进行校正和优化的方法,对船舶在浮冰区的阻力预报具有一定参考价值。

主机排放噪声对船舶舱室噪声的影响研究

基于统计能量方法研究主机排放噪声对船舶舱室噪声的影响规律。建立某船舱室噪声预报模型,分析是否考虑主机排放噪声时舱室噪声水平,探究是否需要考虑主机排放噪声对舱室噪声影响。研究表明,考虑主机排放噪声的舱室噪声计算结果更接近测试值,且主机排放噪声是距主机舱较近舱室噪声的重要成分,对于居住室、医护室等对噪声要求较高的舱室应考虑主机排放噪声的影响。

透波疏水涂层制备及性能研究

透波涂层作为天线罩最外层材料,不仅要对天线罩起到保护和美观的作用,还要能实现透波的电磁功能。天线罩表面涂覆疏水涂层能有效降低水滴在其表面黏附性,减少水滴对天线罩透波性能的影响。本文通过在低介电的氟碳树脂涂层中引入介孔二氧化硅粒子,构造了疏水表面。研究结果表明:10wt%二氧化硅粒子涂层体系疏水角达到129.4°;同时,偶联剂改性介孔二氧化硅粒子提高了粒子在溶液中的分散性。对比研究涂层体系的耐冲击性能、铅笔硬度、附着力、介电性能、透波性能,结果表明10wt%改性介孔二氧化硅粒子涂层具有优异的综合性能,实现了天线罩涂层透波、疏水功能的一体化。

勘探船舶吃水及姿态调整系统研究

勘探船舶在营运过程中由于油水消耗、固定装载变动以及结冰等情况导致船舶吃水和倾角发生变化,而这些变化会对船舶安全性、操纵性和经济性产生不利的影响。该文在深入分析这些不利影响的基础上,提出一种充分利用勘探船现有装置并加装一个中央控制单元形成一套适合勘探船舶使用的吃水及姿态调整系统,对船舶进行压载水的压、排,燃油舱及淡水舱的动态调配,保证船舶姿态及吃水保持在适合的状态,从而保证船舶运营的经济性。

恩平油田FPSO船体总体设计研究

以作业于恩平油田15万载重吨的FPSO(浮式生产储卸油装置)为研究对象,介绍了该油田的开发方案,FPSO主要尺度、总布置以及船体性能特点。阐述了满足500年一遇环境条件、30年设计寿命、南海FPSO双层底和双船级等要求的总体设计特点。分析了使用FLUENT进行线型优化的效果;对比了基于迎浪角分析的运动性能数值计算结果和模型试验值,解释了横摇运动差异原因,描述了试验中的甲板上浪现象及采取的防护措施。

船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准影响研究

骑浪/横甩是IMO船舶第二代完整稳性的五种失效模式之一,是一种基于概率的稳性衡准,制定规范的目的是更有效地保障船舶在实海域中的航行安全,确保不发生稳性失效情况.本研究中,以IMO有关成员国提出的最新版骑浪/横甩薄弱性衡准草案为基础,基于自主开发的骑浪/横甩薄弱性衡准校核软件,针对围网渔船开展了样船计算和比较分析,研究IMO正在制定的骑浪/横甩薄弱性衡准方法对该类船型的适用情况,分析船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准的影响,为我国参与国际法规制定,提出针对骑浪/横甩薄弱性衡准的提案提供技术支撑和依据.

LNG船液货安全系统的设计方法研究

LNG船是用于运输低温常压的液化天然气的大型船舶,由于液化天然气的特殊性质,对LNG的运输船提出了更高的安全要求。LNG船液货安全系统是船舶安全运行的重要保证。IEC61511标准是专门用于指导功能安全系统设计的标准,为LNG船液货安全系统的设计提供了有利的指导。遵循IEC61511标准对LNG船安全系统进行设计能够确保整个安全系统的可靠性。文章首先对安全生命周期进行了介绍,然后根据安全生命周期对LNG船液货系统中的安全功能进行分析,设计,为同类系统利用标准进行安全系统的设计提供了借鉴作用。

基于系统工程理论的自升式钻井平台综合标准化研究

系统工程是实现系统最优化的科学,是一门高度综合性的管理工程技术。系统工程理论也是综合标准化的理论基础。针对系统设备众多、结构复杂的自升式钻井平台,综合标准化是开展标准化工作的最佳选择。本文以系统工程理论为指导,对自升式钻井平台综合标准化工作进行了系统分析,将理论与实践应用相结合,总结了相应的工作特点和亮点,为后续开展的综合标准化工作提供指导。

圆筒型FPSO阻尼结构的阻尼性能研究

针对圆筒型海上储油装置FPSO,研究其不同类型阻尼结构的阻尼性能,以便有效减小此类结构的垂荡运动。提出U型和倒U型两种不同的圆筒型FPSO阻尼结构型式,采用CFD方法模拟浮体的强迫运动,计算分析阻尼结构的阻尼特性,对比了传统垂荡板结构、U型阻尼结构、倒U型阻尼结构的阻尼性能,详细分析阻尼结构的不同参数包括高度、筒体间距、开孔情况等三个因素对于阻尼特性的影响,基于CFD方法,分析了不同阻尼结构阻尼形成的机理。计算分析表明,倒U型阻尼性能最好,U型和倒U型阻尼结构与筒体间距增大后阻尼增大,阻尼结构高度增加或开孔增加后阻尼降低。

高负荷螺旋桨水动力性能试验研究

以某大型集装箱船高负荷螺旋桨为研究对象,分别采用大侧斜、反弯扭叶片和毂帽鳍等技术进行螺旋桨优化设计,以改善螺旋桨的空泡和水动力性能。设计了5型螺旋桨,分别在空泡水筒进行了模拟伴流场中的空泡和激振力试验,并在拖曳水池进行了敞水试验。试验结果表明,采用大侧斜可有效减小螺旋桨诱导船艉激振力;反弯扭叶片螺旋桨空泡性能较好,有较低的螺旋桨诱导船艉激振力水平;桨毂帽鳍可改善毂涡空泡,模型试验状态下可提高推进效率2%左右。

舰船总体设计中的RMTSS研究

阐述了可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性(简称RMTSS)工作在舰船总体设计的论证、方案设计、深化方案设计、技术设计、施工设计、建造交付及使用等各阶段的工作项目及成果,并分别对各工作项目的要求进行了分析,最后根据在RMTSS工作中所面临的主要问题,提出了相应的建议。

LNG船液货装卸系统分析软件平台研究

提出了一种基于VC++平台和数据库技术的LNG船液货装卸系统设计及分析的软件平台系统,详细介绍了其内容、结构和实现方法。该系统配有与管路阻力计算相关的管道、阀件、液货舱、附件等的数据库,能够按目标船的装卸要求,直接组态设计液货装卸系统管网系统。设计人员可以在每一个模型设计完成后直接进行优化并确定液货泵的排量、压头、液货管路的管径、长度等设计信息,仿真计算装卸过程中各时间段上的的流量、节点压力、剩余舱内液体容积等各项参数。不仅简化了液货装卸系统的设计过程和计算校核的时间,而且更加方便灵活。

中水系统在船舶上的应用

介绍船舶中水回用的优势和船舶中水处理技术,并以实船应用为例,着重介绍了典型的中水回用系统.对中水系统在船舶上的应用提出了不同的应用方案.

船舶舾装复合结构声学性能分析方法及应用

针对船舶典型舾装复合结构,基于传递矩阵法构建声学性能分析模型,建立舾装复合结构隔声量及吸声系数分析方法,并通过声学试验验证了分析方法的可靠性。在此基础上,以某型水面舰船为例,探究了舾装复合结构对舱室噪声的影响规律。结果表明:基于传递矩阵法计算船舶舾装复合结构声学性能有效可行;敷设舾装复合结构后报务室和集控室降噪效果明显,分别达到2.2 dBA和2.5 dBA。

中型豪华游船直立艏型线设计和优化研究

为改善一型7万总吨级中型豪华游船的经济性和舒适性,在常规球艏优化方案的基础上,开展直立艏的型线设计和优化研究。首先,针对多个典型营运速度下的阻力性能,应用型线优化软件CAESES和CFD软件SHIPFLOW组成的数值优化平台,采用全参数化方法,对船艏型线进行自动优化。然后,应用NUMECA-FINE/Marine软件,对优化方案在经济航速、巡航速度和设计航速三个工况下的静水中的阻力进行更为精细的数值验算,确认优化效果。最后,对常规球艏和优化的直立艏两个方案分别开展模型静水阻力试验和波浪中的阻力试验。静水中的试验结果证实,直立艏优化方案在三个典型航速下的阻力都明显小于常规球艏方案;设计吃水、设计航速下迎浪规则波中的试验结果表明,相比于常规球艏方案,直立艏优化方案的波浪增阻明显更小,垂荡和纵摇响应总体上也有所减小,营运经济性和舒适性都能得到一定程度的提升。

三体船运动与波浪载荷的伪共振问题研究

运用无航速三维线性势流理论计算三体船运动与波浪载荷时,在一些离散的频率上出现了伪共振问题。本文研究了伪共振在不同工况及不同片体布置位置下的变化特点;片体干扰下三体船辐射波浪传播特点;采用拓展的边界积分方程方法来处理伪共振问题。通过与实验结果对比表明,改进后的方法能够有效的处理伪共振问题,可以很方便的运用到工程计算中。

头部流线型回转体倾斜入水砰击流场和运动特性试验研究

针对流线型回转体倾斜入水问题开展了试验研究,选取了3种回转体的入水角度,分别为45°,60°,75°,根据试验结果对入水空泡、喷溅皇冠的形态以及回转体的运动特性和受力情况进行了分析.试验结果表明,回转体入水角度增大会对喷溅皇冠的抑制作用减弱,使喷溅皇冠的体积增大,同时使得入水空泡在迎水侧和背水侧壁面的不对称性减弱.入水角度越大时回转体尾部空泡的形成时刻越晚,当入水角度足够小时头部与尾部的附着空泡会分别脱落.回转体入水角度越大,在水中运动时所受的合力越小,加速度也越小.相较于头部为流线型时,回转体头部为平面时会发生更剧烈的流动分离.