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低雷诺数下沟槽表面水翼流场试验研究
1
作者 王诗洋 张郭杨 +2 位作者 周子宸 王超 汪春辉 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第2期1-6,共6页
为了探究顺流向沟槽对螺旋桨表面流场的影响,选取桨叶0.7半径处的翼型剖面为研究对象,利用高时间分辨率粒子图像测速系统对“月牙形”翼型表面的流场进行试验测试研究,对比分析了0.7 mm沟槽表面翼型和光滑表面翼型在流速0.2、0.3和0.4 ... 为了探究顺流向沟槽对螺旋桨表面流场的影响,选取桨叶0.7半径处的翼型剖面为研究对象,利用高时间分辨率粒子图像测速系统对“月牙形”翼型表面的流场进行试验测试研究,对比分析了0.7 mm沟槽表面翼型和光滑表面翼型在流速0.2、0.3和0.4 m/s以及迎角在5°、10°和15°的平均速度场、湍流度分布以及涡结构变化规律。试验结果表明,顺流向的沟槽可以有效降低近壁面的速度梯度并减少表面的涡结构分布,该现象在迎角10°、流速0.3 m/s时较为明显;随着流速和迎角的增加,沟槽对于流场的优化效果逐渐降低。 展开更多
关键词 平均速度场 沟槽表面 翼型 粒子图像测速 模型试验
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船舶操纵模拟方法的验证与确认研究综述
2
作者 赵桥生 何春荣 +2 位作者 任梦晨 韩阳 彭超 《船舶力学》 北大核心 2026年第2期329-340,共12页
船舶操纵性是船舶最基本且至关重要的航行性能之一。SIMMAN研讨会是国际上系统性开展船舶操纵模拟方法验证与确认的学术会议,在世界范围内备受关注。本文通过梳理历届SIMMAN研讨会计划、最新动态及相关文献,系统综述了三次SIMMAN研讨会... 船舶操纵性是船舶最基本且至关重要的航行性能之一。SIMMAN研讨会是国际上系统性开展船舶操纵模拟方法验证与确认的学术会议,在世界范围内备受关注。本文通过梳理历届SIMMAN研讨会计划、最新动态及相关文献,系统综述了三次SIMMAN研讨会的主要研究内容、进展及所取得的重要成果;进而分析了研讨计划所揭示的国际上船舶操纵性预报方法及试验技术发展趋势,并总结了其对船舶操纵性试验及预报方法未来发展的启示。 展开更多
关键词 船舶 操纵性 SIMMAN研讨会 仿真
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基于湍流入口壁面模化RANS/LES混合方法的不可压空腔流数值模拟研究
3
作者 蓝林欣 韩盼盼 +4 位作者 季梦 尤云祥 邱小平 马乔 吴凯健 《船舶力学》 北大核心 2026年第2期218-234,共17页
空腔流动广泛存在于水下航行器中,如水下航行器的流水孔就属于典型的空腔流动。在空腔流中,存在剪切层K-H不稳定性和腔内回流耦合作用等复杂湍流现象,目前利用CFD来研究此类现象仍面临诸多困难。首先,由于空腔上游来流通常为完全湍流状... 空腔流动广泛存在于水下航行器中,如水下航行器的流水孔就属于典型的空腔流动。在空腔流中,存在剪切层K-H不稳定性和腔内回流耦合作用等复杂湍流现象,目前利用CFD来研究此类现象仍面临诸多困难。首先,由于空腔上游来流通常为完全湍流状态,因此湍流入流条件的准确设置是高置信度地解析空腔内湍流相干结构的关键之一。其次,空腔流中除了存在一阶振荡模态的频率成分外,还存在二阶振荡模态的频率成份,而后者迄今仍是CFD数值模拟的难点。有鉴于此,本文发展了一种基于零散度湍流入口模型(简称DFSEM)的空腔流壁面模化RANS/LES混合(简称WMHRL)方法,将其简称为DFSEM-WMHRL模型。通过对Re_(τ)=395下的槽道流的系列数值模拟研究,获得了能高置信度解析槽道流二阶统计量的湍动能解析度指标r_(k)及RANS/LES转换边界位置的组合条件。在此基础上,对Re_(D)=3360及L/D=2下的空腔流问题采用DFSEM-WMHRL模型进行了系列数值模拟研究。结果表明,该DFSEM-WMHRL模型不仅能够准确解析空腔流动的二阶统计量特征,还能准确获取空腔自持振荡引起的一阶和二阶精细频谱结构。 展开更多
关键词 空腔流 湍流入口 相干结构 自持振荡频谱 壁面模化大涡模拟
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基于近场动力学的楔形体入水数值模拟
4
作者 刘仁伟 张佳钰 +2 位作者 刘珍 张健 张康 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期88-92,共5页
基于近场动力学理论和更新的拉格朗日粒子流体动力学模型,提出了适用于楔形体入水问题的非局部全耦合方法.该方法使用非局部微分算子对牛顿流体的Navier-Stokes方程进行求解.通过对不同工况的模拟,定量分析了相同质量楔形体的入水高度... 基于近场动力学理论和更新的拉格朗日粒子流体动力学模型,提出了适用于楔形体入水问题的非局部全耦合方法.该方法使用非局部微分算子对牛顿流体的Navier-Stokes方程进行求解.通过对不同工况的模拟,定量分析了相同质量楔形体的入水高度和入水角对楔形体运动及楔形体附近典型流场演变过程的影响,并研究了不同入水角条件下,楔形体浸没长度与入水深度的关系.将该方法计算结果与现有试验结果和解析结果进行对比分析,以验证该方法的可行性.研究结果表明:非局部全耦合方法具有两大优点,一是能保持与偏微分方程的一致性,二是其空间梯度插值具有二阶精度.通过楔形体入水过程的模拟,验证了该方法的有效性和准确性;入水角分别为15°、20°和25°时,楔形体浸没长度与其入水深度呈线性增加关系,与已有研究结论一致,进一步验证了非局部全耦合方法的准确性. 展开更多
关键词 楔形体入水 非局部微分算子 更新拉格朗日粒子流体动力学模型 近场动力学 流固耦合
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基于多目立体视觉的船行波自由表面测量方法研究
5
作者 韩雨坤 潘翀 +1 位作者 刘伟 王文涛 《实验流体力学》 北大核心 2026年第1期1-9,共9页
船舶在水中航行时会在船体周围产生复杂的波浪结构,其形态直接影响船舶的兴波阻力,是船体性能优化和型线设计中需要重点考虑的物理参量。传统测量方法(如接触式浪高仪和其他单点测量设备)虽然能够提供波高数据,但由于测量点位少、空间... 船舶在水中航行时会在船体周围产生复杂的波浪结构,其形态直接影响船舶的兴波阻力,是船体性能优化和型线设计中需要重点考虑的物理参量。传统测量方法(如接触式浪高仪和其他单点测量设备)虽然能够提供波高数据,但由于测量点位少、空间分辨率低,且可能干扰波面形态,难以满足复杂波系的全场测量需求。为此,本文提出了一种基于多目立体视觉的非接触式船行波自由表面测量方法。该方法结合激光投射技术和多目相机系统,利用神经网络进行空间标定,通过蚁群粒子跟踪匹配算法实现激光标志点匹配,并应用主成分分析进行静水基准面校正。最终,通过视场拼接技术获取了大视域、高精度的船行波自由表面三维点云数据。实验结果表明,该方法能够有效捕捉不同航速下船行波的典型波系特征。与传统浪高仪测量相比,立体视觉方法在保证波高测量精度的同时,还具备对大范围动态波场进行瞬时测量的能力,具有更高的测量灵活性和更好的复杂场景适应性。 展开更多
关键词 船行波 非接触测量 多目立体视觉 三维点云重构 蚁群粒子跟踪匹配算法
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聚焦波群作用下并联双箱的窄缝内流体共振
6
作者 鲁执晟 姜胜超 魏丹丹 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期62-69,共8页
针对聚焦波作用于并联双箱的窄缝内流体共振问题,本文采用OpenFOAM的数值波浪水槽进行研究。分别考虑了聚焦波频率与窄缝流体共振频率相等、聚焦波频率为窄缝流体共振频率的1/2与1/3时,聚焦波作用下窄缝内流体的运动响应,可以分解为波... 针对聚焦波作用于并联双箱的窄缝内流体共振问题,本文采用OpenFOAM的数值波浪水槽进行研究。分别考虑了聚焦波频率与窄缝流体共振频率相等、聚焦波频率为窄缝流体共振频率的1/2与1/3时,聚焦波作用下窄缝内流体的运动响应,可以分解为波浪聚焦作用时的瞬态运动与聚焦波作用后的持续运动2个阶段。研究发现,在聚焦波作用时的第1阶段,各组成波列波峰在聚焦点叠加作用于双箱系统,导致双箱内窄缝流体波面迅速升高,窄缝内流体运动周期与聚焦波周期接近,说明该阶段窄缝流体运动主要由波频作用产生。进一步,在3种入射聚焦波频率条件下,窄缝流体共振分别被线性谐波、二阶谐波与三阶谐波所激发,窄缝流体运动周期迅速接近于自振周期。最后,在聚焦波作用后的第2阶段,在3种聚焦波频率作用下,窄缝流体运动均呈现依照其自振周期运动的特征。 展开更多
关键词 聚焦波浪 窄缝共振 入射波浪频率 聚焦波幅 瞬态运动 持续运动 高阶谐波 自振周期
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双航行体在并联形式下的高速斜入水数值模拟
7
作者 石伏龙 田宇 +3 位作者 李润博 金秋 黎仁杰 毛艺达 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期132-145,共14页
[目的]为增强水下武器的打击效能并提高射击精度,拟针对截锥头型双航行体在并联配置下的高速斜入水特性展开分析。[方法]首先,基于计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+,采用Realizable k–ε湍流模型来求解雷诺平均方程,并且结合重叠网格技... [目的]为增强水下武器的打击效能并提高射击精度,拟针对截锥头型双航行体在并联配置下的高速斜入水特性展开分析。[方法]首先,基于计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+,采用Realizable k–ε湍流模型来求解雷诺平均方程,并且结合重叠网格技术来精确捕捉流场的特征;然后,采用体积分数(VOF)法与Schnerr–Sauer空化模型相结合的方法来追踪空泡演化特性;最后,针对双航行体在不同倾角和净距下的并联高速斜入水过程进行数值模拟,分析航行器速度和位移的变化规律、压力载荷分布特征以及空泡形态的演化特性。[结果]数值研究结果表明,并联双航行体在8°~18°入水倾角下呈现了完整的跳弹运动过程;随着入水倾角的增加,航行体跳弹现象的出现时间也不断延后,空泡外壁压力和空化强度也随之提高。当净距为1.2D时,并联航行体的空泡与尾迹出现了高度融合现象;当净距增加到1.8D时,其垂向和水平位移达到最大值;随着净距增加至3.2D,空泡演化过程更接近单体入水模式,航行体的运动稳定性逐渐提高,而跳弹现象也有所增强。[结论]当双航行体以不同形式高速斜入水时,其流场和空泡形态均会随之改变,研究成果可为超空泡航行体设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 截锥头型双航行体 高速入水 入水角度 临界净距 并联配置 空泡融合 空化演化
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基于STAR-CCM+的小型电池动力船舶重心纵向位置对阻力的影响
8
作者 张荣骏 徐轶群 +3 位作者 汪银飞 李振兴 林荣模 陈晓曦 《船舶工程》 北大核心 2026年第3期25-32,共8页
[目的]为研究小型电池动力船舶重心纵向位置对船舶阻力的影响,[方法]以一艘4.98 m电池动力钓鱼艇为研究对象,使用计算流体动力学(CFD)软件STAR-CCM+对船舶阻力进行数值模拟,采用雷诺时均(RANS)方程作为控制方程,并选用Realizable∂ρ/∂t... [目的]为研究小型电池动力船舶重心纵向位置对船舶阻力的影响,[方法]以一艘4.98 m电池动力钓鱼艇为研究对象,使用计算流体动力学(CFD)软件STAR-CCM+对船舶阻力进行数值模拟,采用雷诺时均(RANS)方程作为控制方程,并选用Realizable∂ρ/∂t+∂(ρui)/∂x_(i)=0湍流模型进行湍流封闭。同时,进行网格无关性分析与ITTC-1957摩擦阻力系数经验公式验证,并对不同重心纵向位置的仿真计算进行对比分析。[结果]结果表明,随着重心纵向位置前移,剪切阻力呈现出逐渐增大的趋势,压差阻力呈现出先减小后增大的趋势,总阻力呈现出先减小后增大的趋势。当重心纵向位置为2.05 m时,纵倾角为0.958°,总阻力达到最小值729.305 N,比最大值减小了28.87%。[结论]通过合理布置重心纵向位置,得到设计航速下最佳纵倾角,从而降低小型动力电池船舶航行阻力。 展开更多
关键词 STAR-CCM+ 小型电池动力船舶 阻力 重心纵向位置 纵倾角
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铜鼓航道大型集装箱船航行姿态的数模研究
9
作者 王钱雨 朱金善 +1 位作者 王光耀 回达 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期8-14,共7页
该论文采用CFD方法,对特定的铜鼓航道内斜风斜流对大型集装箱船的操纵性进行研究,专业性强和工程性应用前景广。结果表明,风对船舶下沉和纵倾影响有限,风流耦合作用中流是影响船体的下沉的主要因素。航道内流的作用显著,在水深吃水比为... 该论文采用CFD方法,对特定的铜鼓航道内斜风斜流对大型集装箱船的操纵性进行研究,专业性强和工程性应用前景广。结果表明,风对船舶下沉和纵倾影响有限,风流耦合作用中流是影响船体的下沉的主要因素。航道内流的作用显著,在水深吃水比为1.2时,流速增加0.103 m/s,横向水动力可提升26.11%,且横向力随水深的减小呈线性增长,最大增幅151.5%。基于数值模拟结果,证实流场特性主导船舶操纵性,为大型集装箱船在铜鼓航道内航行提供了重要安全参考。 展开更多
关键词 铜鼓航道 计算流体力学 船舶偏转 斜风斜流
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碎冰航道中极地运输船船-桨-舵耦合自航特性研究
10
作者 张金龙 张佳宁 +3 位作者 张雷 刁峰 亓可夫 王宏宇 《船舶》 2026年第1期55-65,共11页
针对碎冰航道中极地运输船受碎冰-桨-舵多体耦合作用引起的水动力响应问题,该文采用CFD-DEM耦合方法与重叠网格技术,构建了数值冰水池及碎冰离散元模型,研究碎冰航道中船舶的自航特性。该文通过对比冰水阻力数值解与试验值,验证了离散... 针对碎冰航道中极地运输船受碎冰-桨-舵多体耦合作用引起的水动力响应问题,该文采用CFD-DEM耦合方法与重叠网格技术,构建了数值冰水池及碎冰离散元模型,研究碎冰航道中船舶的自航特性。该文通过对比冰水阻力数值解与试验值,验证了离散元方法的可靠性;分析了不同吃水和有/无碎冰环境下螺旋桨转速对桨舵系统水动力性能的影响,发现结构吃水工况下达到自航点所需的螺旋桨转速高于设计吃水工况;最终获得了极地运输船在有/无碎冰环境下桨-舵系统时域和频域的受力特征,可为冰区船舶航行安全、冰载荷的预报和安全预警提供重要参考。 展开更多
关键词 CFD-DEM模型 冰阻力 桨-舵系统 自推进模型试验 流场
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近水面对AUV的水动力性能影响分析
11
作者 江灿 严天宏 +1 位作者 姚莉 何波 《计算机仿真》 2026年第1期410-416,422,共8页
针对AUV在近水面航行时,水动力性能较深水有显著变化。为研究水面对AUV水动力性能的影响,对AUV在不同航速,不同潜深下的直航工况下进行计算流体仿真,并进行十字舵与X舵在近水面下的水动力性能比较,研究水面对AUV不同舵型的影响。其仿真... 针对AUV在近水面航行时,水动力性能较深水有显著变化。为研究水面对AUV水动力性能的影响,对AUV在不同航速,不同潜深下的直航工况下进行计算流体仿真,并进行十字舵与X舵在近水面下的水动力性能比较,研究水面对AUV不同舵型的影响。其仿真结果表明,随着航速的增加,所计算的AUV的阻力、垂向力、纵倾力矩都在增加,在H*≤1.8时,近水面对阻力增长率影响较为显著,且当Fr=0.2时,各潜深下的阻力增长率约为18%,在相同潜深下,阻力的变化基本上都是由压差阻力的变化导致的,其摩擦阻力变化基本可以忽略不计,而在相同航速下,为保证AUV的稳定航行,带X舵的AUV仰角应略大于十字舵AUV。 展开更多
关键词 近水面 水动力 水下机器人 仿真分析
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开孔板水下强迫振荡水动力特性研究
12
作者 何宁 昝英飞 +3 位作者 魏佳广 郭睿男 李忠明 漆宝文 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第1期93-99,共7页
开孔结构是海上油气水下生产装备中一种典型形式,确定其水动力特性具有重要意义。针对开孔板在水下强迫振荡的问题,基于RANS方程求解不同振幅和周期下的水动力系数,并将结果与文献模型实验比对,验证数值结果正确性。研究了简谐运动KC数... 开孔结构是海上油气水下生产装备中一种典型形式,确定其水动力特性具有重要意义。针对开孔板在水下强迫振荡的问题,基于RANS方程求解不同振幅和周期下的水动力系数,并将结果与文献模型实验比对,验证数值结果正确性。研究了简谐运动KC数和频率对不同板厚、开孔率、开孔直径的板受到垂向阻力的作用规律,基于一阶垂向阻力模型采用最小二乘法计算附加质量系数和阻尼系数,分析运动参数和几何参数对附加质量系数和阻尼系数的影响。结果表明,KC数和开孔率对附加质量系数影响较大,板厚与开孔率对阻尼系数影响较大。本文研究结果可为水下结构设计和开孔板布局方案设计提供参考。 展开更多
关键词 开孔板 水动力特性 开孔率 强迫振荡 简谐运动
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基于CFD的双壳油船破损进水过程及运动响应研究
13
作者 王晨阳 陈静 +2 位作者 王世取 于博文 鲍文豪 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第1期1-8,共8页
为研究双壳油船的破损进水过程和船体六自由度变化情况,运用STAR-CCM+软件,以一艘113 300DWT油船为算例,分别对该船在静水、尾随浪和横浪下的破损进水过程和六自由度运动进行了数值模拟,研究工况包括该船右舷第三货舱段的单舱单壳破损... 为研究双壳油船的破损进水过程和船体六自由度变化情况,运用STAR-CCM+软件,以一艘113 300DWT油船为算例,分别对该船在静水、尾随浪和横浪下的破损进水过程和六自由度运动进行了数值模拟,研究工况包括该船右舷第三货舱段的单舱单壳破损和单舱双壳破损。研究结果显示,单壳破损时在尾随浪和横浪海况下的最大进水量比静水下的分别增加了3.86%和10.36%,双壳破损时3种海况下的最大进水量相差较小(不超过1.53%)。其中,横浪对船体最大横摇角和横摇波动幅度的影响最大。3种海况下单壳破损时的艏摇角增长速度都大于双壳破损时的,且二者的艏摇方向相反。船体纵荡受尾随浪影响较大,横荡受横浪影响较大;单壳破损时比双壳破损时的纵荡和横荡增长更快。期望研究结果能为双壳油船破损后的抗沉决策提供一定的参考。 展开更多
关键词 双壳油船 破损船舶 进水过程 六自由度运动
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南海岛礁风浪流条件下Spar型浮式风机一体化分析
14
作者 谈秋桐 胡超 +1 位作者 曲恒乐 马勇 《船舶力学》 北大核心 2026年第2期235-247,共13页
本研究针对南海岛礁海域浮式风机的开发需求,构建了基于风-浪联合概率模型与Modelica耦合仿真框架的浮式风机一体化仿真方法。以三沙市岛礁海域为研究对象,通过历史气象数据重构了风浪联合概率分布模型,并结合海流数据建立三沙市岛礁海... 本研究针对南海岛礁海域浮式风机的开发需求,构建了基于风-浪联合概率模型与Modelica耦合仿真框架的浮式风机一体化仿真方法。以三沙市岛礁海域为研究对象,通过历史气象数据重构了风浪联合概率分布模型,并结合海流数据建立三沙市岛礁海域数据。基于Modelica平台开发了气动-水动-控制-结构-系泊全耦合数值模型,研究了Spar型浮式风机在三沙市岛礁海域的耦合动力响应特性。结果表明:在作业工况下,平台纵摇角峰值为4.74°,小于5°的设计阈值;系泊系统最大张力安全系数均满足中国船级社规范要求;额定工况下风机转速稳定在11.98 rpm接近额定值12.1 rpm,功率输出达4.60 MW接近额定功率5 MW。研究验证了所提方法的工程适用性,为南海岛礁浮式风机工程部署提供了仿真分析方法与科学决策依据。 展开更多
关键词 一体化分析 MODELICA 风浪联合分布 Spar型浮式风机
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扭曲舵潜艇的水动力性能及艉流场特性研究 被引量：1
15
作者 叶金铭 张迪 +1 位作者 郑子涵 杨万里 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期18-26,共9页
为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分... 为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分布和艉流场速度分布。结果表明:相对于常规舵潜艇,扭曲舵潜艇达到自航状态时螺旋桨所需的转速降低,桨叶吸力面压力最小值提高,艉流场中的周向速度显著降低,螺旋桨的推进效率提高了约7.67%,且扭曲舵并不会对潜艇阻力产生太大影响,为提高潜艇推进性能提供了新的途径。 展开更多
关键词 潜艇扭曲舵 SUBOFF 自航 水动力性能 推进效率 艉流场特性 螺旋桨表面压力 周向速度
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尾翼板对水陆两栖车水动力性能影响的数值分析
16
作者 张国卿 冯亿坤 +2 位作者 靳昊斌 盖祺芊 徐小军 《水下无人系统学报》 2026年第1期1-8,共8页
为揭示尾翼板对水陆两栖车水动力性能的影响机制,结合静水拖曳试验与数值仿真方法,基于STAR-CCM+数值计算对比分析了加装尾翼板前后两栖车在不同航速下的运动参数、自由液面波形及车身压力分布特性。研究结果表明:尾翼板可显著改变水陆... 为揭示尾翼板对水陆两栖车水动力性能的影响机制,结合静水拖曳试验与数值仿真方法,基于STAR-CCM+数值计算对比分析了加装尾翼板前后两栖车在不同航速下的运动参数、自由液面波形及车身压力分布特性。研究结果表明:尾翼板可显著改变水陆两栖车水动力特性,其作用效果具有明显的速度依赖性。运动参数方面,尾翼板使航行阻力呈先降后增趋势,在弗劳德数为0.738时减阻率达21.6%;同时,其对航行姿态的调控作用突出,纵摇角度峰值差异达63.3%,且有效抑制计算航速域内的垂荡运动。在流场特性方面,尾翼板通过改变车体纵摇角度和垂荡幅值,重构了两栖车周围流场波形和车身压力分布特征,低速时改善艉部流场分离,高速时需防范过度埋首引发的气蚀风险。文中研究为水陆两栖车的水动力优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 水陆两栖车 尾翼板 拖曳试验 航行姿态 水动力性能
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规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究
17
作者 韩阳 郝立柱 +3 位作者 师超 潘子英 鲁江 顾民 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期47-57,共11页
[目的]针对船舶操纵运动实时准确预报的需求,开展规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究。[方法]建立船舶操纵运动方程,以表征操纵运动机理。应用泰勒级数展开方法近似静水水动力,采用经验公式估算规则波中二阶定常波浪漂移力,形成规... [目的]针对船舶操纵运动实时准确预报的需求,开展规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究。[方法]建立船舶操纵运动方程,以表征操纵运动机理。应用泰勒级数展开方法近似静水水动力,采用经验公式估算规则波中二阶定常波浪漂移力,形成规则波中船舶操纵运动预报的数学模型。采用傅里叶变换方法解决不同频率的操纵与耐波运动数据分离问题,基于操纵运动数据和深度神经网络(DNN)技术,构建静水水动力修正及二阶定常波浪漂移力模型,并将其代入操纵运动机理方程,形成融合机理与数据的规则波中船舶操纵运动预报灰箱模型。然后以ONRT为研究对象,分别应用灰箱模型和数学模型预报规则波中船舶操纵运动。[结果]结果显示,对于所有运动工况,仿真单位时间步长耗时平均约2~3ms,灰箱模型预报结果与试验数据相比其相对精度均值达94.83%,相比数学模型预报精度平均提高了4.50%。[结论]灰箱预报模型可以作为规则波中船舶操纵运动预报的有效方法,能为真实海洋环境中船舶操纵运动的实时预报奠定基础。 展开更多
关键词 船舶 操纵性 操纵运动 灰箱建模 多层神经网络 傅里叶变换 ONRT
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基于势-黏流双向耦合的不同主尺度双浮体水动力干扰研究
18
作者 李福建 刘学勤 +2 位作者 李丹 孟巍 康庄 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期72-79,共8页
[目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波... [目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波浪水池,并结合重叠网格技术模拟双浮体的运动特性,对规则波中不同主尺度双浮体的水动力干扰问题进行研究。首先,对相同主尺度双浮体间隙的水动力共振现象进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证所构建数值模型的准确性。在此基础上,开展规则波中不同主尺度双浮体垂荡运动的模拟研究,分析不同浮体布置工况对双浮体垂向运动响应的影响。[结果]结果表明,相比于CFD方法,势-黏流双向耦合方法计算效率更高,且与实验数据的对比结果验证了其准确性。在高频工况下,两浮体倾向于反相位运动,且当较大浮体位于上游时,其对下游小浮体有显著的遮蔽效应。[结论]采用势-黏流双向耦合方法,验证了双浮体水动力干扰模型的准确性,揭示了高频下两浮体的反相位运动及大浮体上游时的遮蔽效应,为优化浮体布置和提升作业安全提供了理论依据。 展开更多
关键词 势-黏流双向耦合方法 两浮体 水动力 干扰 遮蔽效应
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靠系泊工况下码头平台极值载荷数值模拟研究
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作者 孟繁涛 刘成龙 +3 位作者 李亮 李璐 王建华 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第3期436-442,共7页
全球贸易的快速发展推动了航运业船舶设计和建造技术的革新,促进了大型海上设施和船舶建造,以支持资源开发和海洋经济的发展。然而,这也引发了诸多安全问题,其中船舶在靠泊和系泊作业时对码头平台造成的过载尤为突出,严重时可导致码头... 全球贸易的快速发展推动了航运业船舶设计和建造技术的革新,促进了大型海上设施和船舶建造,以支持资源开发和海洋经济的发展。然而,这也引发了诸多安全问题,其中船舶在靠泊和系泊作业时对码头平台造成的过载尤为突出,严重时可导致码头平台破损及船舶严重变形。因此,研究船舶在靠泊和系泊工况下码头平台受到的极值载荷至关重要。该文以2艘“中远盛世号”滚装船为研究对象,针对码头平台进行转运作业的场景(一艘船系泊在码头平台一侧,另一艘船以不同泊速同时进行靠泊),通过建立船舶、护舷球和码头平台的数值模型,并考虑复杂的风浪流环境载荷条件,基于ANSYS双模块AQWA和LS-DYNA建立了码头平台在船舶靠泊和系泊联合工况下极值载荷的预测方法。该方法为船舶安全靠泊和系泊码头平台提供了理论依据和设计参考,有助于预防码头平台过载事故,提高安全阈值。 展开更多
关键词 靠系泊 AQWA LS-DYNA 极值载荷
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内孤立波及其与海洋结构物相互作用研究进展
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作者 杜鹏 孙平宇 +4 位作者 张淼 张庆辉 孙孟舸 胡海豹 陈效鹏 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期151-165,共15页
内孤立波广泛存在于密度层化的海洋中,是一种常见的非线性、大振幅的波动现象。在其传播过程中会诱导波面上下的海水流动呈现剪切状态,并引起海水强烈的幅聚幅散和突发性的强流。当运动潜体在水下作业时极有可能会遭遇内孤立波,内孤立... 内孤立波广泛存在于密度层化的海洋中,是一种常见的非线性、大振幅的波动现象。在其传播过程中会诱导波面上下的海水流动呈现剪切状态,并引起海水强烈的幅聚幅散和突发性的强流。当运动潜体在水下作业时极有可能会遭遇内孤立波,内孤立波峰高谷深、能量集中,严重影响到潜体的运动稳定性和水动力载荷特性,进而导致潜体运动失稳、操纵失控等。首先,基于海洋内孤立波与潜体相互作用这一工程背景,从理论研究、观测与试验研究及数值模拟研究3个研究方向总结当前国内外关于内孤立波特性的研究;然后,分别对内孤立波与结构物相互作用、内孤立波与潜体相互作用的研究予以总结;最后,基于现阶段国内外关于内孤立波的研究现状,进一步提出内孤立波研究的工作展望。 展开更多
关键词 内孤立波 海流 波浪载荷 海洋结构物 潜体 分层流体 计算机仿真
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