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分层流中潜艇尾迹特征的数值模拟及识别
1
作者 陈二云 刘兴生 +3 位作者 马振来 赵鑫鑫 李国平 杨爱玲 《中国航海》 北大核心 2026年第1期78-88,共11页
水动力尾迹是潜艇非声学探测的重要物理场之一。鉴于复杂的海洋环境,水动力尾迹的准确预测具有较大困难。采用多相流(VOF)方法对直航条件下潜艇分层流场进行数值模拟,获得航速、相对潜深和海水分层等因素对自由表面尾迹特征及内波尾迹... 水动力尾迹是潜艇非声学探测的重要物理场之一。鉴于复杂的海洋环境,水动力尾迹的准确预测具有较大困难。采用多相流(VOF)方法对直航条件下潜艇分层流场进行数值模拟,获得航速、相对潜深和海水分层等因素对自由表面尾迹特征及内波尾迹特征的影响规律。采用Canny边缘检测理论提取尾迹轮廓特征,测量尾迹角和横波张角。结果表明:潜艇在相对潜深较大且弗劳德数(Fr)较低条件下,自由表面尾迹并不呈现典型“V”形波;随着Fr数的增加,尾迹形态逐渐由“斑”状演变为平行波,最终呈现明显的“V”形波。海水密度分层的增强会加剧自由表面的扰动,使自由表面尾迹特征更加突出。研究结果可为潜艇水动力尾迹特征的图像识别提供参考依据。 展开更多
关键词 自由表面尾迹 内波 分层流 多相流 CANNY
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恶劣海况下舾装船舶断缆动力响应分析与优化
2
作者 刘心悦 陈达 +3 位作者 诸云鹏 朱艳 闻鸣 廖迎娣 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期15-22,共8页
舾装船舶吃水浅、受风面积大,在系靠泊过程中易出现缆绳断裂的情况。基于舾装船舶船体-系泊系统耦合动力分析模型,研究缆绳渐进失效动态演化机制,分析系泊缆数量和系泊布置方案与断缆情况下船舶动力响应的关系。结果表明:恶劣环境下,断... 舾装船舶吃水浅、受风面积大,在系靠泊过程中易出现缆绳断裂的情况。基于舾装船舶船体-系泊系统耦合动力分析模型,研究缆绳渐进失效动态演化机制,分析系泊缆数量和系泊布置方案与断缆情况下船舶动力响应的关系。结果表明:恶劣环境下,断缆后船舶横荡、纵荡以及艏摇运动响应幅度显著增大,局部缆绳张力超出最小破断力,易发生渐进式失效;增加系泊缆绳数量可有效降低断缆影响,系泊缆数量为30根时,系泊系统不均匀系数最小;陆侧增设两根锚链(分别与船舶纵轴线成45°和135°夹角)可以维持断缆情况下系泊系统的稳定。研究成果可为恶劣海况下船舶系泊系统的失效模式分析和安全评估提供参考。 展开更多
关键词 舾装船舶 缆绳破断 数值模拟 动力响应
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二代完整稳性直接稳性评估方法的研究现状与展望
3
作者 顾民 储纪龙 +1 位作者 张培杰 卜淑霞 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期3-11,共9页
船舶波浪中完整稳性是航行安全的核心保障,第二代完整稳性衡准(SGISC)的直接稳性评估方法尚未完善,是当前研究热点。旨在系统综述国内外二代完整稳性直接评估的研究进展与关键问题。在方法上,重点梳理参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩... 船舶波浪中完整稳性是航行安全的核心保障,第二代完整稳性衡准(SGISC)的直接稳性评估方法尚未完善,是当前研究热点。旨在系统综述国内外二代完整稳性直接评估的研究进展与关键问题。在方法上,重点梳理参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩、过度加速度、瘫船稳性5种失效模式的数值预报技术(含势流、黏流、黏−势耦合及智能方法),并深入分析3类解决稳性失效稀有性问题的统计外推法(极值理论、临界波群与波集、环境条件外推)。结果表明:势流与黏流方法在多数失效模式预报中已取得显著成果,智能方法与黏−势耦合方法展现出应用潜力,但仍存在智能方法依赖高质量数据,纯稳性丧失和骑浪/横甩的多自由度耦合模型精度不足,桨舵出水模型待完善,全黏流计算成本过高等关键问题。总之,未来评估方法应加强试验数据验证、优化黏流与外推方法结合、探究外推方法适用性、开展更多样船计算及规范智能方法数据库等方向的研究,为第二代完整稳性衡准直接稳性评估技术的工程化应用提供参考。 展开更多
关键词 船舶稳性 第二代完整稳性衡准 直接稳性评估 统计外推方法 数值预报方法 计算流体力学
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基于AHC-PSO-RF代理模型的大型集装箱船参数横摇运动快速预报
4
作者 孙强 谭杰 周耀华 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期104-113,共10页
[目的]针对传统基于水动力学的数值模拟方法计算船舶参数横摇存在计算成本高、操作要求高且无法覆盖所有装载工况等问题,提出一种融合特征物理化重构、凝聚层次聚类(AHC)与改进随机森林(RF)的集成机器学习替代模型,用于高效预测船舶参... [目的]针对传统基于水动力学的数值模拟方法计算船舶参数横摇存在计算成本高、操作要求高且无法覆盖所有装载工况等问题,提出一种融合特征物理化重构、凝聚层次聚类(AHC)与改进随机森林(RF)的集成机器学习替代模型,用于高效预测船舶参数横摇幅值。[方法]利用AHC压缩特征维度,降低模型复杂度和计算开销;采用粒子群算法(PSO)对RF超参数进行全局寻优。[结果]基于某大型集装箱船多工况水动力数值模拟结果数据的验证结果表明:与广义回归神经网络(GRNN)及未优化RF模型相比,在迎浪和艉随浪工况下,该模型(AHC–PSO–RF)在横摇有义值预测中的决定系数(R2)平均提升5.84%与0.27%,均方根误差(RMSE)平均降低59.28%与10.69%,预测精度较高。此外,模型在单个装载工况的平均计算耗时相比于水动力数值模拟方法减少84.5%。[结论]该模型在批量预测任务中具备显著效率优势,证明了其作为高效替代方案的工程实用价值。 展开更多
关键词 船舶稳性 参数横摇 代理模型 凝聚层次聚类−粒子群优化−随机森林模型 集装箱船 动稳性预报
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短峰不规则波中船舶水弹性响应的流固耦合模拟
5
作者 焦甲龙 陈振威 +2 位作者 蒋彩霞 陈帅 司海龙 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期139-148,共10页
为得到更接近实际三维海况中的船舶耐波性与水弹性响应,本文基于计算流体动力学及有限元方法,采用STAR-CCM+与Abaqus开展双向流固耦合,以模拟三维短峰不规则波下的船舶运动与波浪载荷响应。首先,基于线性叠加波理论,通过Matlab自编代码... 为得到更接近实际三维海况中的船舶耐波性与水弹性响应,本文基于计算流体动力学及有限元方法,采用STAR-CCM+与Abaqus开展双向流固耦合,以模拟三维短峰不规则波下的船舶运动与波浪载荷响应。首先,基于线性叠加波理论,通过Matlab自编代码建立适用于该软件的三维多向不规则波模拟方法。分别在流体和结构求解器中建立含船体的数值水池和船体结构有限元模型,并针对大规模数值计算给出基于超算平台的仿真方案。最后,将三维短峰不规则波中的船体响应与二维长峰不规则波中的数值模拟与水池试验结果进行比较与讨论,定性与定量研究两者结果的差异性。研究表明,传统的二维长峰不规则波假设会夸大船舶的波浪载荷的预报结果,使船体结构设计偏于保守。 展开更多
关键词 短峰波 三维海浪 不规则波 船舶运动 水弹性 波浪载荷 VOF波模型 流固耦合
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风浪流作用下多浮体原油转驳系统响应特性分析
6
作者 郑康胜 吴鹤 +4 位作者 叶敬红 蔡灵 吴平 沈义俊 张永康 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期58-64,共7页
为实现深远海石油资源的高效开发,世界首艘深远海原油转驳船(CTV)应运而生,实现了原油从浮式生产储卸油平台(FPSO)到超大型油轮(VLCC)直接转驳。为确保其作业的稳定与安全,有必要对多浮体原油转驳系统的响应特性进行深入研究。基于三维... 为实现深远海石油资源的高效开发,世界首艘深远海原油转驳船(CTV)应运而生,实现了原油从浮式生产储卸油平台(FPSO)到超大型油轮(VLCC)直接转驳。为确保其作业的稳定与安全,有必要对多浮体原油转驳系统的响应特性进行深入研究。基于三维势流理论,结合南海海域的典型海况,采用AQWA水动力软件,建立“FPSO+CTV+VLCC”多浮体有限元模型。通过相关水池试验验证了计算模型的准确性,并分析CTV与VLCC的摇荡运动特性,可知当CTV保持艏向处于迎浪状态时,可实现摇荡运动幅度的最小化,从而有利于保障海上转驳作业的稳定性和安全性。通过时域分析计算CTV在不同海况的运动响应和拖缆张力变化,结果表明在实际作业中,需更加精确调整CTV的动力定位系统来保证与VLCC的安全距离。 展开更多
关键词 原油转驳船 多浮体系统 时域分析 运动响应
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新型浮式隔板抑制液舱晃荡内在机理的数值研究
7
作者 张茴栋 辛忠旭 史宏达 《船舶力学》 北大核心 2026年第1期11-20,共10页
液货船在风浪作用下容易发生液舱晃荡现象,晃荡流产生的冲击会损坏舱室结构,这是诱发安全事故的重要原因之一。因此,理解晃荡现象并提出高效的制荡结构至关重要。本研究提出一种新型浮式复合隔板,与传统固定式隔板相比能在不同液舱填充... 液货船在风浪作用下容易发生液舱晃荡现象,晃荡流产生的冲击会损坏舱室结构,这是诱发安全事故的重要原因之一。因此,理解晃荡现象并提出高效的制荡结构至关重要。本研究提出一种新型浮式复合隔板,与传统固定式隔板相比能在不同液舱填充率下均发挥较好的制荡效果。基于STAR-CCM+进行数值模拟,重点研究了高危载液率下不同尺寸与转角的浮式隔板的制荡效果,通过分析波面位移、隔板速度、波浪剖面和流体流态与速度矢量幅值确定最优隔板构型。研究结果表明,浮式隔板通过耦合多种制荡机理能有效抑制液舱晃荡,其腹板可实时切割自由液面来抑制晃荡幅值,其下翼板末端可产生漩涡来有效耗散流体能量,隔板垂荡运动可改变晃荡波面下流体质点的运动轨迹,减轻其对舱壁的冲击,进一步增强制荡效果。 展开更多
关键词 晃荡 新型浮式隔板 制荡机理 流态分析
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船舶机械能效提升与绿色运维协同优化策略研究
8
作者 边伟伟 董飞 +1 位作者 曹松涛 王凯 《船舶物资与市场》 2026年第2期57-59,共3页
本文围绕船舶机械能效提升与绿色运维协同策略展开,提出并验证了多项优化措施,旨在提升船舶能效,降低能源消耗及运维成本。通过先进的动力系统优化技术、基于大数据的能效监测体系和绿色运维决策支持模型,船舶的能效得到了显著提升。通... 本文围绕船舶机械能效提升与绿色运维协同策略展开,提出并验证了多项优化措施,旨在提升船舶能效,降低能源消耗及运维成本。通过先进的动力系统优化技术、基于大数据的能效监测体系和绿色运维决策支持模型,船舶的能效得到了显著提升。通过实证案例分析表明,实施协同策略后,船舶比燃料消耗率(BSFC)降低约11.7%,推进效率提高8%,非计划停机时间减少30%,维修成本降低25%。这些成果证明了协同策略在船舶管理中的有效性,为实现绿色运维和节能减排提供了有力支持。 展开更多
关键词 船舶能效 绿色运维 协同优化 动力系统 大数据监测
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单点系泊系统液压锁紧机构的设计与疲劳分析
9
作者 蔡元浪 张棣 +2 位作者 高鹏 张守森 马天亮 《科技创新与应用》 2026年第1期1-6,共6页
浮筒式内转塔单点系泊系统的液压锁紧机构对FPSO的解脱和回接具有重要作用,其工作环境复杂,涉及的设计条件、标准较多,该文对FPSO在海洋环境中所受载荷及其运动响应进行研究,依据相关规范、设计步骤和方法对某海域应用的单点系泊系统锁... 浮筒式内转塔单点系泊系统的液压锁紧机构对FPSO的解脱和回接具有重要作用,其工作环境复杂,涉及的设计条件、标准较多,该文对FPSO在海洋环境中所受载荷及其运动响应进行研究,依据相关规范、设计步骤和方法对某海域应用的单点系泊系统锁紧机构进行疲劳分析设计,可作为相关设备设计参考。 展开更多
关键词 单点系泊系统 内转塔 液压锁紧机构 设计 疲劳分析
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观测月池规模对三锚浮标性能影响分析
10
作者 王旭 刘长华 +2 位作者 贾思洋 王春晓 甘进 《船海工程》 北大核心 2026年第1期56-62,共7页
针对月池规模对大型浮标稳性及结构的影响问题,建立三锚系泊浮体的数值量化分析模型。以月池直径作为变量,模拟浮标对风浪流的响应情况。通过模拟风浪流联合环境载荷下浮标的动态响应,系统对比不同月池直径方案的水动力性能、运动状态... 针对月池规模对大型浮标稳性及结构的影响问题,建立三锚系泊浮体的数值量化分析模型。以月池直径作为变量,模拟浮标对风浪流的响应情况。通过模拟风浪流联合环境载荷下浮标的动态响应,系统对比不同月池直径方案的水动力性能、运动状态及结构响应。结果表明,月池直径对浮标横荡、横摇和纵摇有显著影响,在极端海况下,月池直径为2 m时浮标稳定性最高;月池直径对浮标底部结构应力影响较大,但增幅有限,在设计范围内加大月池规模收益较高。设计范围内合理选择月池直径,可以保障浮标的安全性能和观测设备的稳定使用。 展开更多
关键词 月池直径 时域分析 结构强度 运动响应
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基于首次穿越概率的船舶随机横摇稳定性研究
11
作者 刘亚柳 张佳润 +2 位作者 卜淑霞 顾民 刘利琴 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期71-78,共8页
[目的]复杂海况下船舶动稳性评估是保障安全航行的关键,而现有基于规则波的横摇稳定性判别方法,难以精准识别随机波浪中的横摇不稳定域,亟需更有效的评估手段。[方法]采用随机分析方法探究随机波浪中非线性横摇运动的稳定性特征,借助首... [目的]复杂海况下船舶动稳性评估是保障安全航行的关键,而现有基于规则波的横摇稳定性判别方法,难以精准识别随机波浪中的横摇不稳定域,亟需更有效的评估手段。[方法]采用随机分析方法探究随机波浪中非线性横摇运动的稳定性特征,借助首次穿越理论,计算给定边界与初始条件下随机横摇运动的首次穿越概率。[结果]根据首次穿越概率,将随机海况划分为3个区域:高稳定区、中稳定区和低稳定区。[结论]成功计算出全浪向下横摇响应超过25°的概率,为船舶在不同波浪方向下随机横摇运动的稳定性评估提供了更多的参考信息。 展开更多
关键词 船舶稳性 非线性横摇 全浪向 首次穿越概率 随机稳定性 随机平均法
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不同漂角下船舶纵倾优化数值研究与分析
12
作者 苏梦琪 王家宏 +2 位作者 艾万政 淦学甄 朱鹏飞 《珠江水运》 2026年第2期84-86,共3页
利用RANS方法对集装箱船在不同漂角下船舶.纵倾优化效果进行了.数值研.究,选用与水池试验相同的KCS集装箱船模,船模缩尺比为316,船舶纵倾角为-05°到+05°,漂角为0°、6°和12°,通过数值计算得到各漂角下船舶在不... 利用RANS方法对集装箱船在不同漂角下船舶.纵倾优化效果进行了.数值研.究,选用与水池试验相同的KCS集装箱船模,船模缩尺比为316,船舶纵倾角为-05°到+05°,漂角为0°、6°和12°,通过数值计算得到各漂角下船舶在不同纵倾角下的阻力值,并对阻力进行了分析,结果表明集装箱船的最佳纵倾条件随漂角而变化,选择阻力最佳纵倾角度是一个动态的过程,纵倾优化是提高现有船舶效率和环境友好性的最实用的方法,可以弥补船体设计的局限性,以满足环境问题和相关规定。 展开更多
关键词 纵倾优化 RANS 船舶减阻 阻力 漂移角
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面向任务的船舶动力装备可靠性建模与评估方法
13
作者 罗忠 胡俊波 +1 位作者 周欣 李垚 《机电设备》 2026年第1期63-66,71,共5页
针对传统可靠性建模与评估方法难以全面反映船舶动力装备多样化任务的这一特点,系统分析可靠性建模与评估中存在的“不均衡”“盲点”等难题,研究可修单元、非连续工作单元和连续不可修单元等在不同任务强度下的工作特点和可靠性建模方... 针对传统可靠性建模与评估方法难以全面反映船舶动力装备多样化任务的这一特点,系统分析可靠性建模与评估中存在的“不均衡”“盲点”等难题,研究可修单元、非连续工作单元和连续不可修单元等在不同任务强度下的工作特点和可靠性建模方法,提出面向任务的动力装备系统层级可靠性建模程序。研究面向任务的动力装备可靠性评估的故障判定准则和置信度选取原则,为更加科学准确地开展船舶动力装备可靠性建模与评估工作提供技术支撑。 展开更多
关键词 船舶动力装备 可靠性 建模方法 评估方法
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极端环境下圆筒型FPSO的系泊特性
14
作者 施炜 《船舶标准化工程师》 2026年第2期100-106,共7页
台风中心附近的船舶受风面积大,易产生横摇、纵荡等非线性运动,导致缆绳承受的载荷成倍增加,瞬时张力峰值容易导致出现断缆、碰撞等台风事故。以圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)为研究对象,引入时域耦合模型进行动态响应分析,通过模拟... 台风中心附近的船舶受风面积大,易产生横摇、纵荡等非线性运动,导致缆绳承受的载荷成倍增加,瞬时张力峰值容易导致出现断缆、碰撞等台风事故。以圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)为研究对象,引入时域耦合模型进行动态响应分析,通过模拟台风、水流、波浪与船舶运动的耦合效应,研究台风条件下圆筒型FPSO系泊系统的运动响应情况和缆绳张力分布规律,确保系统总强度足以抵御台风经过时的影响。结果表明:风浪角度是影响缆绳载荷的关键因素;潮位对缆绳载荷的分布情况产生一定的差异;风浪角度对缆绳载荷的影响大于缆绳布置的影响。研究结果可为圆筒型FPSO系泊系统设计提供依据,有助于在实际工程设计中提供更完善的解决方案,提高系泊系统的安全性与可靠性。 展开更多
关键词 系泊系统 圆筒型浮式生产储卸油装置 运动响应 耦合水动力
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无网格数值波浪水池中的波浪生成研究
15
作者 付祥龙 任地 +2 位作者 韩翔希 蒙占彬 胡泽坤 《船舶》 2026年第1期44-54,共11页
移动粒子半隐式(moving particle semi-implicit,MPS)方法是一种基于拉格朗日观点的无网格方法,在处理结构出入水、数值造波和溃坝等问题时,能很好地避免网格畸变;同时,该方法的自由表面识别算法简单且能保证界面追踪的精度,具有广阔的... 移动粒子半隐式(moving particle semi-implicit,MPS)方法是一种基于拉格朗日观点的无网格方法,在处理结构出入水、数值造波和溃坝等问题时,能很好地避免网格畸变;同时,该方法的自由表面识别算法简单且能保证界面追踪的精度,具有广阔的应用前景。迄今为止基于MPS方法,针对数值造波问题的相关研究多集中于波浪与结构物相互作用,而对波浪生成的验证性分析较少。针对该问题,该文结合改进型粒子迁移技术和稳定算子技术,构建二维数值波浪水池模型,采用推板造波和数值阻尼消波技术生成规则波,并模拟多组不同参数的规则波,以分析阻尼参数对造波结果的影响。在此基础上,文中依据波浪中浮箱运动的实验数据,对模型进行了进一步检验。研究结果表明:该模型能较为准确地模拟不同参数的规则波,波幅误差与反射率正相关,合理选择阻尼参数能有效减小反射波对数值模拟结果的影响;同时,该文模拟的波浪中浮箱运动时历曲线与实验数据吻合良好,证明了文中模型用于波浪与结构物相互作用问题的可行性。 展开更多
关键词 无网格法 移动粒子半隐式方法 数值波浪水池 规则波生成
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基于直接计数法和动力学模型的横浪中破损船舶倾覆概率计算研究
16
作者 段建文 马宁 史琪琪 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期63-70,共8页
[目的]旨在基于直接计数法和动力学模型对横浪瘫船状态下破损船舶的倾覆概率进行计算分析,进而改进现行破损船舶稳性评估规范中,基于剩余稳性参数对倾覆概率进行保守估计的方法。[方法]根据所建动力学模型综合考虑波浪−船体−进舱水的耦... [目的]旨在基于直接计数法和动力学模型对横浪瘫船状态下破损船舶的倾覆概率进行计算分析,进而改进现行破损船舶稳性评估规范中,基于剩余稳性参数对倾覆概率进行保守估计的方法。[方法]根据所建动力学模型综合考虑波浪−船体−进舱水的耦合效应。对于波浪−船体耦合,采用瞬时湿表面压力积分方法计算非线性船体回复力和Froude−Krylov力;通过STF方法和脉冲响应函数法计算辐射力和绕射力;结合试验获得的破损船舶横摇阻尼,考虑流体黏性的影响。对于波浪−进舱水耦合效应,采用修正的伯努利方程,计算破口处的水体流入流出速率。对于船体−进舱水耦合,采用集中质量法计算进水晃荡力,同时通过瞬时湿表面压力积分方法考虑进水对船体的静压力。对于进水的黏性耗散作用,采用半经验公式进行近似计算。基于IMO规范和上述动力学模型,采用直接计数法计算破损船舶倾覆概率,并将其表示为时间的边际概率函数。[结果]将模型应用于破损船舶标准模型DTMB 5415,开展横摇运动响应和倾覆概率计算,主要结果如下:1)基于动力学模型计算得到的横摇运动响应结果,与试验结果对比显示,峰值对应周期附近的相对误差均在20%以内;2)该破损船模在30 min内的倾覆概率随有义波高的增大而升高,当波浪跨零周期接近船舶破损后的横摇固有周期时,倾覆概率达到最大值。[结论]研究表明,对于横浪中破损船舶倾覆概率,采用所提方法计算能够得到较为客观准确的结果。 展开更多
关键词 破损船舶 稳性 倾覆概率 动力学模型 直接计数法 边际概率函数 横浪 耦合效应
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考虑水动力升力效应的船舶随浪中纯稳性丧失运动预报分析
17
作者 张晋雅 马宁 +1 位作者 段建文 史琪琪 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期12-22,共11页
[目的]旨在研究随浪中横倾与航速共同作用下水动力升力效应的影响,提升纯稳性丧失的数值预报精度。[方法]首先,发展基于统一理论的六自由度弱非线性运动模型的数值计算方法,该方法不仅耦合耐波性与操纵性的动力学特征,还通过涡格法(VLM... [目的]旨在研究随浪中横倾与航速共同作用下水动力升力效应的影响,提升纯稳性丧失的数值预报精度。[方法]首先,发展基于统一理论的六自由度弱非线性运动模型的数值计算方法,该方法不仅耦合耐波性与操纵性的动力学特征,还通过涡格法(VLM)引入升力项,以表征横倾角和航速变化所引起的横向流体作用;其次,针对涡格法可能导致升力项高估的问题,采用计算流体力学(CFD)方法,对船舶自航时的涡脱落情况进行定量分析,进而对涡格法所计算的升力项进行修正;最后,将修正后的六自由度运动模型预报结果与公开发表的模型试验数据进行对比验证。[结果]结果显示,当船速增高时,升力对船舶横摇响应具有显著的放大效应;经CFD修正后的升力项可有效降低涡格法的高估偏差,提升六自由度运动模型对船舶随浪非线性横摇运动的预报精度。[结论]所做研究明确了升力效应对船舶随浪非线性横摇运动的影响规律,验证了基于涡格法和CFD修正的六自由度弱非线性运动模型在船舶横摇运动预报中的有效性,可为船舶稳性评估及航行策略制定提供技术支持。 展开更多
关键词 船舶稳性 横摇运动 弱非线性运动模型 六自由度 涡格法 水动力升力 计算流体力学
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规则波中船舶甲板上浪与参数横摇运动耦合影响分析
18
作者 张佳润 卜淑霞 +2 位作者 刘亚柳 刘利琴 刘依伦 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期23-36,共14页
[目的]旨在研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用,以评估甲板上浪对船舶非线性运动的影响。[方法]在势流理论框架内建立考虑甲板上浪作用的船舶垂荡−纵摇−参数横摇三自由度耦合计算模型并进行数值求解,随后,以C11型集装箱船为例,研究参... [目的]旨在研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用,以评估甲板上浪对船舶非线性运动的影响。[方法]在势流理论框架内建立考虑甲板上浪作用的船舶垂荡−纵摇−参数横摇三自由度耦合计算模型并进行数值求解,随后,以C11型集装箱船为例,研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用。[结果]结果显示,参数横摇显著扩大了发生甲板上浪的海浪频率范围,增加了上浪水量和上浪水体产生的载荷;甲板上浪及积水会对船舶波浪中的复原力臂曲线产生显著的强非线性影响,使复原力臂减小甚至变为负值,从而显著降低船舶的波浪稳性;当甲板上存在舷墙时,上浪水体会越过舷墙周期性流入流出甲板,使甲板上始终存有一定量的水体,而甲板上浪和积水会使船舶吃水增加产生一定的艏倾,从而增大参数横摇响应幅值,且上述作用会随积水量的增加而增加。[结论]所做研究可为评估甲板上浪对船舶稳性的影响提供一定的参考。 展开更多
关键词 船舶稳性 适航性 甲板上浪 参数横摇 三自由度耦合模型 非线性运动 规则波
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复合材料导管对泵喷推进器水动力性能及振动特性的影响
19
作者 张梦正 李鑫明 +3 位作者 李晗 黄桥高 秦登辉 沈克纯 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期167-176,共10页
[目的]针对泵喷推进器的轻量化与减振需求,提出将碳纤维增强复合材料(CFRC)应用于泵喷推进器导管。[方法]首先,建立泵喷推进器CFD/FEM双向流固耦合数值计算方法,获取泵喷推进器在流体激励下的结构响应,进而分析结构变形对水动力性能和... [目的]针对泵喷推进器的轻量化与减振需求,提出将碳纤维增强复合材料(CFRC)应用于泵喷推进器导管。[方法]首先,建立泵喷推进器CFD/FEM双向流固耦合数值计算方法,获取泵喷推进器在流体激励下的结构响应,进而分析结构变形对水动力性能和轴系激励的影响;然后,建立泵喷推进器的CFRC导管模型,分析CFRC对泵喷推进器水动力、结构振动传递和响应的影响。[结果]CFRC导管泵喷推进器的结构变形为10^(−7)m量级,对水动力性能没有影响;复合材料导管前4阶湿模态的固有频率比干模态减少了65.3%~80.2%;在振动特性方面,在定子与导管连接约束处激励时,CFRC导管的总加速度级相较于金属材料(铜合金)下降了1.0533 dB,但在内表面激励时CFRC导管的振动性能则有所反弹。[结论]CFRC在实现轻量化的同时,还可以显著改善泵喷推进器的振动特性,研究成果可为推进器设计提供参考。 展开更多
关键词 泵喷推进器 碳纤维增强复合材料导管 水动力性能 振动特性 干湿模态 流固耦合
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基于体积力法的ONR内倾船骑浪运动CFD模拟与分析
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作者 曾柯 鲁江 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期146-155,共10页
[目的]针对操纵/耐波耦合的骑浪失稳模式直接评估研究需求,开展骑浪运动模拟与分析。[方法]采用基于RANS方程的计算流体力学(CFD)方法,结合重叠网格技术和螺旋桨体积力模型,建立自航模在波浪中六自由度失稳运动预报方法。以国际稳性ONR... [目的]针对操纵/耐波耦合的骑浪失稳模式直接评估研究需求,开展骑浪运动模拟与分析。[方法]采用基于RANS方程的计算流体力学(CFD)方法,结合重叠网格技术和螺旋桨体积力模型,建立自航模在波浪中六自由度失稳运动预报方法。以国际稳性ONR内倾船为研究对象,模拟其在高航速下在随浪和艉斜浪规则波中的骑浪现象,并与公开文献中的试验结果进行对比。[结果]计算结果显示,静水中不同航速下螺旋桨转速的平均计算误差为10.11%,总阻力平均计算误差为3.13%,骑浪发生的波浪条件与试验结果吻合较好,最大横摇幅值计算结果与试验结果趋势一致。[结论]研究表明,基于螺旋桨体积力模型的模拟方法可以成功预报出高航速下的骑浪现象,而且相比真实的桨模型计算效率更高。对于ONR内倾船型,航速越高,骑浪平衡状态的垂荡值越大,纵摇和横摇角越小,且会呈现出不同程度的埋艏上浪现象。 展开更多
关键词 船舶稳性 ONR内倾船 骑浪运动 规则波 体积力法
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