高速双体客船船行波特性现场观测

应用珠江三角洲部分航道中高速双体客船船行波现场观测资料，分析船行波波态和特性。并与普通客船船行波比较，分析船行波对岸坡的影响。     

水面船非线性兴波数值方法研究

本文在线性兴波数值方法的基础上,利用Rankine源法开展了非线性兴波数值方法的研究.采用迭代的方式来满足非线性自由面条件,并在迭代中考虑真实的船体湿表面;此外将自由面面元升高来提高数值稳定性、而配置点前移则用来满足辐射条件.通过对Series60船型,以及一条集装船的计算来验证本文所开发的非线性兴波数值计算方法,经比较发现非线性方法的计算结果比线性方法明显改善;证实本文方法已经成功建立了非线性兴波问题的迭代框架,实现了非线性兴波数值计算方法.     

三体船在斜浪规则波中运动响应预报方法研究

对于三体船在波浪中的水动力预报,航速效应和主体与片体间水动力干扰效应是水动力载荷合理预报的关键之处,需合理考虑.二维半势流理论可较为准确反映上述效应,已在三体船顶浪中垂向运动响应理论预报上获得了较为满意的结果.在此基础上,该文探讨了该方法在三体船斜浪中运动特别是横摇预报上的应用.为较准确获得三体船横摇运动时粘性阻尼贡献,采用三体船模静水中自由横摇衰减试验获得了自由横摇运动衰减曲线,并经能量法处理获得了船舶横摇阻尼系数.然后,结合二维半理论,获得了三体船运动数值解.数值解与斜浪规则波中运动响应模型试验结果符合较好,反映本文所采用的数值方法可较好地预测三体船斜浪中水动力载荷和运动,可用于三体船在波浪中耐波性评估.     

船舶兴波问题面元法计算中自由面离散的稳定性分析

本文通过多变量的连续及离散Fourier分析，研究了船舶兴波问题中面元法计算的稳定性，对于计及流体域外奇点分布的自由面面元离散方式建立了满足稳定性要求的准则，给出了以网格弗氏数F△及网格纵横尺度比α为参数的稳定性限界线。     

随机波浪下的船舶大幅横摇和倾覆研究

船舶大幅横摇运动是非常复杂的非线性问题也是导致船舶倾覆的主要原因之一.该文通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动微分方程,引入形状滤波器,将实际海浪序列表示为白噪声后通过这一形状滤波器输出.并运用马尔科夫过程理论,采用路径积分法,在时间域内求解相应的四维Fokker-Planck方程,得到了随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度,结合首次通过理论,求得船舶倾覆概率分布随时间的演变过程.将理论计算结果与模型试验结果进行比较,两者吻合较好.研究结果表明,路径积分法能用于预测船舶倾覆前持续时间的概率分布,因此可为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.     

船体各种剖面的横摇阻尼与旋涡的形状

本文运用求解N－S方程的手法研究船体的横摇阻尼问题。利用作者原先提出的计算方法，数值模拟船体各种二维横剖面在横摇时的粘性流场。计算结果表明涡的位置与实验结果相当吻合，同时给出了横摇时各种横剖面的剪切应力与压力分布，比较各种不同剖面的旋涡形状可以发现，对于船舯附近的剖面，船体周围有两个涡，而对于船首或船尾附近的剖面，船体周围只有一个涡。利用这一数值模拟结果计算了包括粘性影响的横摇阻尼，计算结果表明横摇阻尼中压力成分比剪切应力成分要大。     

船行波对通航隧道断面尺寸影响的数值模拟分析

为探讨船行波对通航隧道断面尺寸的影响,基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了通航隧道内船行波传播的数值模型,重点分析了通航隧道内最大船行波波高及横向流速的时空分布规律,探讨了船舶吃水深度、弗劳德数、通航隧道水深和宽度以及船型对通航隧道内最大船行波波高和横向流速的影响;基于船行波波高历时分析,提出了计算通航隧道垂向断面高度的经验公式,并结合船行波破碎生成的横向流速和现行内河通航标准,给出了通航隧道内安全航行的水流条件及隧道横向断面尺寸的设计建议。结果表明:受隧道两侧直立壁反射影响,船尾波易受通航隧道岸壁影响叠加形成较大波高,越靠近隧道岸壁位置,最大横向流速越小;当船舶达到设计吃水深度时,产生的船行波不易破碎,最大横向流速较小。     

考虑升沉和纵倾的方尾船非线性兴波阻力计算

为了更准确地预报方尾船阻力并提高船型优化设计的效率,开发了考虑升沉和纵倾影响的方尾船型非线性兴波阻力计算程序。采用Wyatt公式进行非线性迭代,选用Raven优化得到的四点迎风差分格式及配置点前移方法来满足辐射条件。采用面元上置的方法来消除奇异性,同时提高数值稳定性。以DTMB5415方尾船为数值模型,采用本文方法对考虑升沉和纵倾、不考虑升沉和纵倾两种状态的非线性兴波问题进行求解,与试验结果对比表明,本文方法计算得到的阻力、升沉和纵倾与试验结果吻合较好,同时,当傅汝德数大于0.3时,升沉及纵倾对阻力计算结果影响明显,数值计算时应予以考虑。     

摆动叶片式波浪能发电装置在船舶上的应用研究

介绍了摆动叶片式波浪能发电装置在船舶上的工作原理,基于线性波理论研究了装置的水动力学性能,推导出了装置中叶片波能拾取率的公式。基于Gambit和Fluent软件,在最优摆角的情况下,模拟仿真了装置模型在变流速下的转矩和轴向力,为分析装置的波能效率和抗风浪能力奠定了基础。通过对装置试验研究,得到了装置的平均波能拾取率约为4.37%。研究结果表明:该装置在船舶上应用良好,为波浪发电技术在船舶上的开发利用提供参考依据。     

高水头船闸反弧门后水流流态和收缩系数研究

用所建立的船闸反弧门段的局部模型，对反弧门后水流流态和结构进行了流动显示。通过以３８６微机为中心、ＶＰ３２图像板和ＣＣＤ图像传感器等组成的采集处理系统，获得了比较清晰的反弧门后水流流动图谱。给出了恒定流条件下回流区长度的估算公式，比较了恒定与非恒定流门后流态的差异，并求得反弧门不同开度时的收缩系数。     

An iterative Rankine boundary element method for wave diffraction of a ship with forward speed

A 3-D time-domain seakeeping analysis tool has been newly developed by using a higher-order boundary element method with the Rankine source as the kernel function. An iterative time-marching scheme for updating both kinematic and dynamic free-surface boundary conditions is adopted for achieving numerical accuracy and stability. A rectangular computational domain moving with the mean speed of ship is introduced. A damping beach at the outer portion of the truncated free surface is installed for satisfying the radiation condition. After numerical convergence checked, the diffraction unsteady problem of a Wigley hull traveling with a constant forward speed in waves is studied. Extensive results including wave exciting forces, wave patterns and pressure distributions on the hull are presented to validate the efficiency and accuracy of the proposed 3-D time-domain iterative Rankine BEM approach. Computed results are compared to be in good agreement with the corresponding experimental data and other published numerical solutions.     

波浪周期对系泊船舶运动影响试验研究

系泊船舶泊稳是港口设计和营运过程中的重要问题,系泊船舶泊稳标准从实质上讲就是限制系泊船舶的运动量。较长周期波浪作用下的系泊船舶泊稳问题愈来愈受到各方的关注,选取了一艘10万吨级散货船进行横向不规则波作用下的系泊模型试验,在同一波高下变化入射波浪周期,通过系列试验,分析波浪周期对系泊船舶横移、横摇和升沉运动的影响。研究结果表明,系泊船舶横移运动量总体上均随着波浪周期的增大而增大,横移运动对波浪周期的响应敏感程度是变化的;系泊船舶横摇和升沉运动量均随着波浪谱峰周期的增大先增大然后减小,当波谱谱峰周期与相应的船舶固有周期接近时,横摇和升沉运动量均出现了一次峰值。     

波浪群性作用下系泊船运动响应和统计特征值分析

码头前系泊船的运动响应与缆绳张力对于码头的运营安全至关重要。波群对系泊浮体波浪载荷特性不同于普通的随机波浪,具有一定的特殊性。该文对两种模拟波群方法进行了讨论,分析了两种模拟波群方法的特点以及群性与波浪统计特征值之间的关系。在此基础上开展了群性波浪作用下系泊船的运动响应研究,得出了谱峰因子?、群高参数GFH和群长参数GLF与波浪特征波高的变化规律。     

基于数值波浪水池的波浪中船舶水动力计算

此文基于CFD方法建立了数值波浪水池,模拟了波浪的生成和传播,并对规则波浪中航行船舶的水动力进行了计算研究.文中讨论了适合船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下数值波浪水池中波浪生成和传播及消波等,模拟计算了多个航速项浪与斜浪航行的约束Wigley-Ⅲ船模的水动力以及项浪中航行船舶的波浪增阻.计算结果与DUT(Delft University of Technology)的试验数据及势流理论的结果吻合良好.对比和研究表明,本文的方法能细致描述船舶周围的流场,且比实验更易实现和控制,在船舶的水动力性能分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景.     

升船机内船舶吃水检测系统研究

在长江三峡升船机船舶试通航阶段,吃水安全检测依旧使用人工读取水尺的方法,效率偏低且精度不高,为此设计了一套基于STM32与FPGA双核结构的下位机系统和基于MFC的上位机预警软件系统。该系统主要依据水下超声波的传播模型和超声波的衍射效应,结合实时水位变动信息,采集得到通航船舶吃水量的点阵数列,最后计算得出通航船舶的吃水深度。通过在三峡升船机的现场实验和国家计量院的认证,证实该系统具有安装检修方便、实时性高等优点,测量吃水量与船舶水尺的对比差小于0.08 m。     

水口水电站三级船闸及垂直升船机

水口水电站航运对坝采用一线三船闸和一线２×５００ｔ垂直升船机。三级船闸采用国际上较为先进的多区段等惯性输水系统，并采用廊道突扩结构，有效地解决了空蚀问题。升船机采用湿运全平衡丝绳卷扬式，船闸和升船机可共用上，下游引航道。     

全平衡垂直升船机承船厢漏水过程分析

全平衡垂直升船机防事故能力,通常主要是指升船机防止承船厢漏水以及在承船厢漏水事故发生时升船机的事故应对能力.对于载运客船的升船机,防事故能力是升船机十分重要的安全性指标.对于以过货轮为主的升船机,需综合考虑安全性、经济性和运行可靠性,针对事故的可能原因和可能产生的最不利后果,采取合理的漏水事故应对措施.为此首先应对漏水量的大小和漏水速率进行分析,为选择相应的技术方案提供相关的依据.根据薄壁小孔出流的水力学公式,建立了不同事故工况下变水头小孔出流的承船厢漏水数学模型,导出了船厢失水深度随时间变化的函数关系,并结合高坝洲升船机和彭水升船机,分析了承船厢在漏水情况下继续运行的条件.     

液压升船机承船厢纵倾力矩计算研究

液压升船机正常工作过程中,因多支主动力油缸的运行不能精确同步,将使承船厢在运行过程中不可避免地出现倾斜,此时,厢内的水体运动将对承船厢产生附加纵倾力矩。对承船厢内水体运动产生的附加纵倾力矩进行了分析,推导出了附加纵倾力矩的理论计算公式,并据此分析了液压升船机纵向同侧布置的主动力油缸间距的计算方法。分析方法和理论公式为液压升船机设计校核工作提供了理论依据,可为类似工程问题的分析提供参考。     

三峡垂直升船机船厢供电系统优化设计

三峡垂直升船机是目前世界上规模最大的升船机,为了确保其船厢内船舶及人员的安全,对供电的可靠性提出了非常高的要求。着重介绍了三峡垂直升船机船厢供电及其控制系统的设计方案,并在该方案基础上提出了船厢“安全环”供电系统的优化方案。这一优化方案简化了复杂的逻辑关系,便于管理和安全运行,可以极大地提高船厢供电的可靠性。