航速振荡对船舶纵摇与垂荡耦合运动的响应模型

为解决船舶纵向速度振荡对纵摇与垂荡运动响应影响问题,开展了有船舶纵向速度振荡条件下的纵摇与垂荡耦合运动响应模型研究。建立了一组坐标系,基于弗汝德-克雷洛夫假定,推导了船体切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体纵摇和垂荡的水动力(矩),推导并得到了纵摇与垂荡耦合运动响应方程。初步讨论分析了纵向振荡速度、加速度和位移对船体水动力及波浪力(矩)的影响,得到了纵向振荡位移对纵摇与垂荡耦合运动特性有显著影响的初步结论。     

吸力锚抢修平台气浮拖航影响因素分析

以海军吸力锚抢修平台为研究对象,通过MOSES对该结构在不同波高、波周期、吃水深度和系缆点位置的拖缆张力、锚内气压以及垂荡和纵摇运动进行了模拟分析,得到如下结论:随着波高的增加,其摇荡幅值和拖缆张力增大;在结构设计和实际拖航中必须通过合理的锚位布置以及航向、航速控制避开波能集中区;系缆点位置设置在吃水以下一定高度可以显著降低拖缆张力并提高拖航安全性。     

规则波浪中船舶操纵响应遭遇频率频散概念与机制

采用船舶单自由度横摇运动方程,以及纵摇与垂荡耦合摇荡运动方程,数值模拟了规则波浪中船舶操纵响应不规则摇荡运动现象。假定波浪中船舶遭遇频率具有谐波分量形式,定义了遭遇频率常量、强度和散射频率,提出了船舶遭遇频率频散概念,推导了遭遇频率的频散关系,分析得到了航速和浪向角度变化引起的两种频散机制。散射机制表明:顶浪航行时航速散射效率最高,正横浪航行时航向角散射效率最高。     

SWATH船纵向运动性能分析

根据切片理论编制了SWATH船在规则波及不规则波中的纵向运动理论预报程序.分析了航速对SWATH船在不规则波中迎浪纵向运动响应的影响规律.并研究了鳍的位置、尺度、组合形式对SWATH船纵向运动性能的影响.结果表明,中高速航行有利于发挥SWATH船优越的耐波性;增大鳍的尺度、使用艏艉组合鳍能提高SWATH船在不规则波中的纵向运动性能.     

高速小水线面双体船减阻试验

针对高速小水线面双体船高速航行时船体姿态变化显著的特点,分析了拖点纵向位置变化对阻力测量的影响规律;针对高速小水线面双体船提速增效的需要,在拖曳水池里开展了气层及艉板联合减阻模型试验,探讨了喷气位置、气流量、艉板等方式对SWATH的阻力及浮态的影响规律,取得了高速小水线面双体船模型底部喷气减阻4％的效果.     

系缆龙须角对筒型基础拖航影响试验

系缆龙须角是影响气浮筒型基础拖航的主要因素之一。通过模型试验对顺浪拖航时结构在横向、纵向以及垂向振荡的加速度、筒内气压力和水压力以及拖缆力进行测量。试验结果表明：拖航加速度随着系缆龙须角从0°增大到90°呈先减小后增大的趋势;龙须角为0°时,拖航的加速度、筒内气压力和水压力以及拖缆力变化均明显大于有角度拖航;拖缆力呈脉冲变化,且在45°时取得较小值。因此对于该结构的拖航,为了保证在拖航中既具有较小的拖缆力,又具有较小的横向和垂向振荡,建议选取系缆龙须角为45°。     

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.     

不规则波下起重船吊索动张力特性分析

为了提高海上过驳作业的安全性,分析起重船和吊物的运动对吊索动张力的影响,首先用三自由度的锥摆模型描述吊物的运动,并根据拉格朗日方程建立了吊物系统的动力学方程以及吊索动张力计算公式;然后,依据Pierson-Moskowitz谱表示不规则波面升高,得到不规则波波面升高时间历程作为船体运动的外激励,计算了时域内船体六自由度的运动响应;随后,将船体六自由度运动响应作为激励计算吊物的运动响应以及吊索的动张力;最后,以一条起吊重量为1 300t的起重船为例进行数值仿真,分析了三种工况条件下吊物的运动响应和吊索的动张力,包括时域分析和谱分析。分析结果表明:波高对吊索动张力的影响较大,当波高达到1m时,斜浪下(45°)吊索动张力是波高0.1m时吊索动张力的14倍;在共振区域吊索动张力急剧增加,在波高为1m时,斜浪下(45°)共振区间的吊索动张力是非共振区间吊索动张力的近33倍;匀速起吊或下降吊物,并不会额外增加吊索动张力;在非共振区吊索动张力响应的频率范围跨度较大,而在共振区,响应频率范围相对较小,能量更加集中,峰值特性明显。     

舰船偏离航道中心运动时水压场的计算方法

本文给出了舰船以亚临界航速偏离航道中心运动时水压场的计算方法。在船体细长、水深较浅的情况下,通过渐近匹配展开法可以得到舰船运动在矩形航道中的扰动速度势控制方程。用纵向分布源涡代替舰船的存在,为满足边界条件需要使用映像原理。从文献知道,源强正比于舰船横截面面积的变化率,涡强需从一个积分方程求取。通过数值计算得到源涡强度分布后,即可求出航道中舰船的扰动压力分布。     

舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究

根据船舶操纵性标准方程 ,预报了拖船水平面的操舵回转运动 ,由此确定船舶操舵回转时拖点的速度作为拖曳声纳运动预报的拖点边界条件 .利用拖缆回转运动计算程序 ,计算了船舶回转时拖曳声纳阵位 ,初步讨论了船舶操舵回转对拖曳声纳的影响 .     

有限水深Kelvin源格林函数的传播特性及其应用

为探究有限水深环境下自由面兴波在远场的传播特性,应用线性水动力学的基本理论,从有限水深Kelvin源格林函数的积分表达式中提取相函数,采用同相分析法求得亚临界和超临界速度区下远场传播波系的等相线。结果表明,水深傅汝德数Fh1时远场传播波包括横波和散波两个波系,F_h1时远场波系仅由散波构成,点源兴波的影响范围可由Kelvin角的大小确定,当F_h趋近于1时Kelvin角迅速增大至90°。依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,并计及船模的定常兴波经池壁反射作用后对自身和另一船模的干扰,提出了有限水深条件下并行航行两船模池壁效应的判别方法,并结合实例检查分析了某试验工况下的池壁效应。     

小水线面双体船（SWATH）耐波性特点及影响因素分析

本文应用切片理论预报了ＳＷＡＴＨ耐波性,建立了ＳＷＡＴＨ的耐波性理论预报程序。通过若干艘ＳＷＡＴＨ的耐波性计算,分析了船形及固定式鳍的尺度、纵向位置、组合方式的变化以及纵摇角速度负反馈自动控制鳍对ＳＷＡＴＨ耐波性的影响,为ＳＷＡＴＨ的船形设计及鳍的方案选择提供了耐波性方面的根据。     

板材弹性模量变化对超声兰姆波传播特性的影响

基于超声导波的部分平面波分析方法,以及弹性体中波速与弹性模量的关系,研究了弹性模量的变化对单层固体板中超声兰姆波传播特性的影响.随着弹性模量的变化,兰姆波相速度和表面位移场与弹性模量之间有一定的对应关系.通过对其相速度的研究表明,高阶模式的兰姆波对弹性模量的变化较为敏感.对表面位移场的研究结果为兰姆波模式和频率选择提供了可靠依据.所得结果对应用超声兰姆波评价板材疲劳损伤具有实际意义.     

分层流体中水平运动潜体产生的内波分析

从线性化的Euler方程和连续方程出发,采用线性自由面条件,通过傅里叶变换法研究水平运动点源在分层流体中产生的内波.利用源汇分布法分析运动潜体产生的lee波,采用稳定相法计算远场速度.计算结果表明,高模态内波的波域角小于低模态内波的波域角,内波的波域角小于Kelvin波的波域角;随航速增大lee波主要表现为散波.     

小水线面双体船横摇阻尼特性数值与试验研究

针对安装稳定鳍的小水线面双体船开展了零速静水自由横摇衰减数值与试验研究。通过不确定度分析验证数值计算方法的可靠性,进而对比船体的线性横摇阻尼和非线性横摇阻尼,并分析摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船横摇恢复力矩的影响规律。结果表明:由数值计算求得的自由横摇衰减曲线与试验结果吻合良好;在线性横摇运动假设下,线性横摇阻尼系数随着初始横倾角的增加而增大;将通过数值计算求得的非线性阻尼系数代入到非线性横摇运动方程中能准确地模拟船体的自由横摇衰减运动;摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船零速静水自由横摇时的横摇恢复力矩贡献很小。     

驱动管中柱状装药爆轰过程的数值模拟

数值模拟了爆炸驱动管中柱状装药内爆轰波的传播过程.计算采用欧拉型有限体积方法,炸药及爆轰产物均采用JWL状态方程,空气采用理想气体状态方程,采用"点火-生长"模型计算化学反应速率.计算得到了驱动管内波系结构的发展过程,爆速与经验公式符合得较好.计算表明,驱动管侧壁的压力峰值在800MPa以上,而在管底中心处,由于激波的汇聚,压力峰值高达12.4GPa.     

侧壁激波诱导下凹腔燃烧室冷态流场实验观测

在单凹腔燃烧室中引入侧壁激波,为研究燃烧室内部流动特性,采用纳米粒子平面激光散射技术和粒子图像测速技术对全尺寸玻璃燃烧室模型进行流场观测,获得了冷态流场展向和法向的瞬态灰度图及平均速度场。实验结果表明:在远壁面区域,凹腔内部速度与密度都较低;引入侧壁激波后,近壁面区域凹腔与主流的质量与动量交换增强,速度与密度升高;受到侧壁激波影响,燃烧室底壁边界层不再均匀,凹腔中后部产生大规模低速区,具有明显三维特性。