船舶单自由度摇荡运动对遭遇频率散射的响应

针对船舶单自由度二阶摇荡运动动力学系统,就船舶速度变化引起遭遇频率改变问题建立了遭遇频率散射模式;采用傅立叶变换波浪力(矩)的波形,得到了遭遇频率散射后的功率谱,从理论上进一步阐明了船舶遭遇频率散射理论概念;采用数值模拟计算方法,计算了单自由度二阶摇荡运动,进一步验证了遭遇频率散射后出现不规则摇荡运动的现象,计算得到了遭遇频率散射强度与摇荡运动方差的关系.     

穿浪双体船迎浪纵向运动和阻力增值数值分析

针对穿浪双体船(WPC)航速高、航行姿态变化显著,传统方法难以准确预报其耐波性的现状,采用RANS方程及VOF算法模拟了船体兴波自由面,使用Overset技术实现了船体运动区域与周围流域物理量的插值求解,建立了穿浪双体船在波浪中运动及阻力增值计算方法,并通过计算结果与模型试验数据及切片法计算结果的对比发现,该方法较切片法预报精度显著提高,从而验证了该方法的有效性。数值计算结果还表明:该船波浪中的运动是以静水航行姿态为平衡位置的摇荡运动;不同波长时,阻力增值中摩擦阻力与压差阻力的贡献有所变化,在短波中(λ/L≤1.4),58.9%≤ΔRf/ΔRt≤72.4%,在长波中(λ/L1.4),59.9%≤ΔRp/ΔRt≤70.0%。     

定海神针——减摇鳍

晕船是很多乘坐船舶的人感到讨厌的事情,究其原因主要足由于舰船在大风浪中航行时产生摇荡的结果。舰船的摇荡不仅令人感到不舒适,而且也影响船上人员的工作,对于军舰上的官兵而言,还会影响战斗力的发挥。事实上,舰船的剧烈摇摆是六种状态的矢量合成,即横摇、纵摇、升沉、首摇、横漂和纵漂,其中对舰船稳定航行影响最大的是横摇。然而,细心的人们会发现,在惊涛骇浪的大海里,鱼儿却能门如地游来游去。这是什么原因呢?原来,在鱼身上长着若干对平衡器——鳍,鱼的背鳍和臀鳍都能起稳定作用,防止鱼身左右摇晃。后来,对鱼的大量仿生学研究给了舰船设计师们以重要的启发:可以利用鳍的作用减小船舶在大风浪中航行时产生的摇摆,于是造就了目前世界上比较普遍采用的减摇装置——舭龙骨和减摇鳍。     

基于ANSYS的舰船武器装备基准变化分析方法

舰船武器装备基准在外界环境作用下产生变化,从而影响武器系统的打击精度。应用ANSYS平台建立舰船有限元模型,利用三维波浪载荷的计算方法模拟航行条件下的波浪力,研究了舰船甲板面武器装备基准在两种极限海况下的变化情况,发现针对此类舰船横摇使武器装备基准产生较大的变化,并且靠近尾部和两舷位置处装备的基准变化较为显著。仿真结果表明：当舰船在风浪中航行使用武器系统时,应尽量采取顶浪航行,减少舰船横摇对武器系统基准的影响。     

船舶横甩吸引域的数值研究

建立了某型船在船体水动力和螺旋桨推力和自动舵作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性艏摇运动微分方程模型 ,以船速、船波偏角和自动舵参数为变参数 ,运用数值积分和胞映射分析相结合的方法 ,研究了随浪中船舶的横甩吸引域 .     

船舶横甩及随浪操纵对策研究综述

综合现有对船舶横甩现象的研究 ,总结分析了横甩的发生与波浪环境以及航行状态等外部条件的关系 ,最后以此为基础对船舶的随浪操纵提出了几点建议     

水面舰船随浪稳性初步探讨(二)——关于参数共振问题

本文应用非线性振动理论对水面舰艇在随浪中之参数共振问题作了初步研究,提出了考虑横摇阻尼及非线性复原力矩时,波浪对复原力矩产生周期性干扰情况下舰艇运动的数学模型;应用渐近法求出了:①激起参数共振的最低横稳心高之条件及对横摇阻尼的要求;②确定危险航速区的计算方法;③计算参数共振时及产生跳跃现象时之最大横摇角方法。在对我国海军各型舰艇计算后发现:排水量1000吨以上之高速舰艇较易发生参数共振,而且共振摇幅也较大,足以引起倾覆。排水量在1000吨以下之高速舰艇不易发生参数共振,即使发生,其摇幅也较小,不足引起舰艇倾覆。     

甲板上装载重物渔船的耐波性研究

本文在线性频范畴中,基于切片理论的ＳＴＦ法,剖面的水动力系数和流体动力计算采用源汇分布法,利用ＯＦＲＴＲＡＮ编程,对８０８型渔船甲板上装载重物在多种海况、多种航速、多种浪向角下在规则波和不规则波中的横摇、纵摇和垂荡情况进行了计算,并进行了实验室模型试验和海上实船试验。结果表明,８０８型渔船甲板上装载重物在限定海况下能安全航行。     

船舶非线性横摇阻尼试验测定

波浪中大幅度的船舶横摇运动的危害性,虽然早就引起了重视和研究,但迄今横摇运动的预报问题在理论上还没有满意决定。因为对于横摇运动,粘性阻尼尚不能用理论精确计算,非线性问题要充分考虑。为了从试验获得可靠的非线性横摇阻尼系数,我们进行了“可控力矩式磁粉离合器横摇激振装置”的研制。其基本原理和初步调试结果曾发表在15thITTC会刊和1979年《武汉造船》上,并在第二届船舶耐波性学术讨论会上     

一种能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动的数学模型

根据高速艇在静水及波浪中运动的特点,提出了高速艇迎浪纵向运动的基本假设,建立了能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动基本方程,并提出了高速艇迎浪纵向运动预报的一种新方法(滑航法),编制了理论预报程序,进行了模型试验验证研究.结果表明,中高航速时,滑航法可用于高速艇迎浪纵向运动的预报.     

波浪扰动下的小型潜射导弹出水动力学建模与仿真

运用Morison公式,提出波浪扰动作用下,考虑弹体运动与波浪耦合的导弹出水过程动力学模型,并对小型潜射导弹的出水过程进行仿真和分析。以弹体姿态变化为例,研究弹体运动与波浪间的耦合关系对波浪扰动作用的影响,分析海情等级、波浪相位、出水速度、出水姿态角等因素对导弹出水过程的影响。结果表明,考虑弹体运动与波浪间耦合关系的出水动力学模型更加准确;潜射导弹的小型性和快速出水特性有利于降低波浪对导弹出水姿态的影响;对快速出水的潜射导弹,波浪扰动分析时须考虑海情等级、出水时间和波浪相位的影响。     

饱和多孔热弹性体自由表面p波的反射

利用建立的饱和多孔介质中热弹性波的弥散方程,研究了平面p波在自由界面上的反射问题,获得反射系数的表达式。通过算例分析了饱和多孔弹性介质的热膨胀系数对p1波传播速度的影响,进而考虑界面透水与不透水两种工况,讨论了不同频率、入射角和表面排水条件对各反射波幅值的影响特性。结果表明:热物性参数对波的传播有一定的影响,频率、入射角和表面排水条件对两类压缩波、剪切波和热波的反射幅值的影响较大。     

同轴环缝气流作用下锥形液膜线性稳定性分析

为了分析气液同轴离心式喷嘴的雾化机理，对同轴气体作用下的锥形液膜进行时间稳定性分析，推导同轴气体作用下锥形液膜的色散方程，建立离心式喷嘴出口参数预测模型，用于数值求解色散方程。结果表明：喷嘴出口液膜厚度随着喷注压降的增加而减小，喷雾锥角、液膜速度和轴向速度随着喷注压降的增加而增大。同轴气体作用下液膜由正弦模式的表面波主导，因为正弦模式的表面波增长率远大于曲张模式的表面波增长率。当环缝气体喷注速度较小时，增加气体速度会减小气液相对速度，从而减弱气液相互作用，使得液膜主导表面波增长率和频率减小、破碎时间和破碎长度增加。而当环缝气体速度超过一个临界值后，随着气体速度的增大，液膜主导表面波增长率和频率迅速增大，破碎时间和破碎长度迅速减小。     

二维时变电磁场第一边值初值问题广义解的存在与唯一性

在频率为１０１０以下的情况下,给出了由正弦交变电流引起的二维时变电磁场所对应的偏微分方程,并用非线性算子半群理论及单调算子理论证明了相应偏微分方程第一边值初值问题广义解的存在与唯一性．     

潜艇动力抗沉运动特性分析

采用潜艇垂直面操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程联立构成的潜艇动力抗沉运动方程,研究了2艘不同吨位潜艇的损管特性和动力抗沉运动,其中动力抗沉运动计算包括单独高压气吹除和高压气吹除加操上浮舵2种情况,并讨论了单独高压气吹除、高压气吹除与操舵联合作用的抗沉效能,从而明确了操舵在动力抗沉中的作用。通过对两艇的仿真计算结果的讨论与分析,并用动力不沉性指数Ka定量地评估了转舵在潜艇动力抗沉中的作用。计算结果表明,潜艇中、首部隔舱破损时,转舵在动力抗沉中效能显著,尾部隔舱破损时效能不明显,甚至作用相反。     

考虑黏弹性材料随机性的被动约束层阻尼梁动力学分析

采用传递函数方法研究了阻尼层黏弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)梁动力学特性的影响。由Hamilton原理建立了PCLD梁六阶运动微分方程,通过引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法得到了梁的固有频率和损耗因子。以黏弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布,使用Monte Carlo直接抽样法考察了材料模型参数的随机性对结构固有频率和模态损耗因子的影响。计算结果表明黏弹性材料参数的随机性对梁动力学特性的变异系数影响较大,模态损耗因子的变异系数最大值是材料参数变异系数的4.5倍。     

平面微波光子晶体的表面波带隙

光子晶体在微波毫米波领域已经有了广泛的应用,适合于微波集成电路结构的光子晶体结构将具有很大的应用前景。在微带介质层上周期加载矩形金属贴片,可以获得平面微波光子晶体,并且在特定频段内禁止表面波传播。利用格林函数和矩量法对这种平面微波光子晶体结构进行了计算,通过求解特征方程,得到在这种微带结构中表面波的传播常数,并通过参数设计得到所需要的表面波带隙。这种结构对于微波集成电路和相控阵天线具有很大的应用价值。     

舰船操纵运动时高频波浪力的算例

提出六自由度舰船波浪中操纵性计算方法 ,应用切片理论STF法及二维Frank源汇分布法研究了舰船在波浪中操纵运动时高频波浪力的计算 ,并编制程序 ,数值计算了在波浪中摇荡的一矩形剖面和某舰船的高频波浪力、附加质量 ,方形切片计算结果与已有试验吻合较好