船舶随浪中参数激励非线性随机横摇运动计算

研究了船舶随浪中大幅参数激励随机非线性横摇运动的计算方法,将船舶稳性高度GM作为时变的随机参数激励,建立了船舶随机随浪航行情况的参数激励横摇运动微分方程,方程中的三次阻尼项根据自由横摇船模实验数据求出.参数激励项的求解考虑了船体纵摇、升沉及波浪运动对稳性高度变化的影响.在有义波高分别为10 m和12 m的2种不同随机波作用下,考虑初始横摇角为3°以及定常风作用下发生5°永倾角,计算出随机参数激励下船舶的时域横摇运动响应.计算结果表明此方法可以用于计算随机随浪中船舶的参数激励横摇运动,同时显示了随机随浪对船舶横摇和倾覆的重要影响.     

计及形变的滚塑船艇非线性横摇运动建模

以渔家乐滚塑休闲船为研究对象,结合船艇的典型尺度、载荷、风浪、航行区域的典型海况、回复力矩和阻尼力矩的非线性特征,并考虑船艇体的弹性形变、随机风速和波浪等非线性因素,根据力矩平衡原理,建立了零航速下滚塑船艇横摇的单自由度非线性运动方程,为控制或抑制船舶的横摇奠定了基础.仿真发现,当计及船体形变时横摇频率加快,船艇发生颤抖,角速度和角加速度均增大,船艇稳性和舒适感变差,而且不规则的风和浪对船艇横摇影响更大.本文的分析和计算思路同样可以应用于其他船舶.     

随浪中船舶横甩试验研究

根据自航模试验结果,讨论了船舶在正随浪中航行时横甩的发生与波浪环境和航行状态的关系.在此基础上,利用约束模试验,测量了作用于随浪航行的船体上的波浪摇艏力矩,据此分析了船舶发生随浪横甩的原因.     

迎浪随机波中C11集装箱船参数激励横摇对应波群特性分析

针对迎浪随机波中集装箱船的参数激励横摇问题,本文主要研究船舶遭遇到的波浪条件与船舶参数激励横摇状态的相关性。基于C11集装箱船迎浪不规则波参数激励横摇实验,通过横摇幅值定义船舶发生显著参数激励横摇的时间段,然后通过波群方法分析船舶在横摇筛选段附近遭遇特征波群的特性。研究结果表明：船舶遭遇特征波群参数与船舶参数激励横摇的剧烈程度有较强的相关性,船舶遭遇特征波群数量和连长个数是船舶参数横摇剧烈程度的重要影响因素。     

非线性横摇导致船舶倾覆的突变研究

针对规则波中船舶非线性横摇而产生的倾覆现象,提出了采用了突变理论进行分析的方法.在船舶横摇运动方程的建模过程中,将阻尼力矩取至三次项,恢复力矩取至七次项. 在此基础之上,经数学变换,将船舶非线性横摇模型转换成了尖点突变模型的形式,并对模型进行了求解,得到了系统突变时的临界函数关系式与关系曲线.分析结果表明,倾覆现象与船舶自然横摇频率和恢复力系数有关,其倾覆的临界条件是自然横摇频率和恢复力系数的函数.当自然横摇频率与恢复力系数满足突变临界函数的关系式与关系曲线时,会导致系统的突变,即船舶的倾覆.     

一类非线性随机动力系统的应用研究

应用随机非线性动力系统理论，借助随机Melnikov方法及rate ofphasesPaceflux理论，从系统稳定性的角度分析了船舶在随机波浪上的运动稳定性．通过求相流函数的零点得到了船舶运动全局稳定性丧失时的海浪条件闽值，从而对船舶的抗倾覆能力做出定量的判断．     

船舶非线性自由横摇运动的近似解析解

具有一定精度的近似解析解有助于方便分析船舶非线性横摇运动及其稳定性.针对以线性加立方项的阻尼力矩和回复力矩模型为基础的非线性自由横摇运动方程,运用奇异摄动理论中的多尺度法,经繁复推导给出了完整的精确至二阶的解析解,解决了消除二阶非线性项中久期项的处理问题.文中给出的解析解可以作为船舶非线性自由横摇运动的近似解析解.为此,以一船模的自由横摇为算例,计算了解析解的时间历程和平面相图,通过与Runge-Kutta法的数值解进行比对分析后表明,利用该解析解近似描述和研究船舶非线性自由横摇是可行的.     

一类随机恒化器系统的动力学行为

研究随机噪声对微生物连续培养的影响,引入白噪声描述营养消耗率受随机噪声的干扰,建立一类具有比率型功能反应函数的随机恒化器模型.通过构造Lyapunov函数,利用It公式证明系统正解的全局存在唯一性,并论证了系统的绝灭平衡点是全局随机渐近稳定的;探讨了噪声强度大小对随机模型的解围绕相应确定性模型的平衡点振荡行为的影响.通过数值模拟验证所得理论结果的正确性.     

一类随机非线性时变滞系统的输出反馈自适应控制

针对随机噪声具有未知协方差的一类随机非线性时变滞系统,研究了输出反馈自适应控制问题.利用反推设计技术,构造性的给出了一个基于观测器的控制器和仅与输出相关的自适应律,保证了闭环系统是概率意义下全局渐近稳定的,所设计的观测器和自适应控制器是不依赖于时滞的.仿真例子验证了该控制方案的有效性.     

不规则波中船舶横摇参激振动敏感度分析

利用庞加莱图分析了不规则波中船舶横摇参激稳定性对设计参数的敏感度。船舶在波浪中运动产生的时变稳性高使船舶横摇处于参激不稳定状态,激励引起大角度横摇运动。不规则波下的船舶参数横摇分析存在较多挑战。以巴拿马型集装箱船为例,依据具有非线性阻尼和非线性回复力矩的非线性横摇运动方程,采用动力学庞加莱图,针对规则波和不规则波2种情况,分析了船舶横摇幅值对设计变量的敏感度。分析表明,不规则波与规则波中的参数敏感度有所不同,线性横摇阻尼和非线性回复力矩对不同波浪条件下的横摇幅值影响不同,依据不规则波浪进行船舶参数横摇的分析研究有着不可替代的意义。同时,横摇幅值对非线阻尼是不敏感的。