摘要：为了实现节能的目标,提出了一种高效对转桨适伴流设计方法。首先,通过船模试验获取某集装箱船船后桨盘面处的标称伴流,对应的实船伴流则通过ITTC提供的经验公式换算获得。采用螺旋桨环流理论分别对前桨和后桨进行实桨适伴流设计,前后桨之间的相互影响通过诱导速度来考虑,且诱导速度作为伴流的一部分,采用面元法进行非定常水动力性能预报。通过实例设计分析可知:在设计进速条件下,该方法设计的对转桨同设计的单桨相比效率可提高12.09%。

摘要：[目的]推进器是船舶航行过程中推力的来源,其设计是船舶设计过程中的关键部分。由于工作环境不同,冰区航行船舶推进器与敞水船舶推进器相比在载荷分析和设计上差别较大。为给冰区航行船舶推进器的设计提供依据,[方法]针对冰级桨的水动力特性、冰载荷以及空泡等性能的特殊性予以分析。[结果]结果显示,在冰区航行时,海冰的存在会导致船舶推进器遭受更大量级的载荷,并且在低进速时易引发推进器的空化现象,产生强烈的噪声。[结论]研究表明,设计冰级桨时要特别注意冰载荷的量级和空化效应,并考虑采用铜合金或奥氏体钢等耐低温材料建造推进器。

摘要：为对桨后自由叶轮进行综合设计研究,在前桨给定的前提下,采用螺旋桨的旋涡理论对桨后自由叶轮进行设计。前桨和自由叶轮之间的相互影响通过诱导速度来考虑,诱导速度通过以速度势为基础、采用源汇混合分布以及双曲面元的低阶面元法求得并进行周向平均,将非定常问题转化为定常问题。在实际设计过程中,通过面元法对前桨尾流场进行分析来求其收缩率,从而确定自由叶轮涡轮段直径,并用面元法分别对前桨和自由叶轮进行水动力性能预报,循环迭代直至桨后自由叶轮系统水动力性能收敛。实例设计分析表明:在较低进速条件下,设计的自由叶轮可获得较高的效益,效率最高可提升14.42%。

摘要：具有一定精度的近似解析解可以将船舶横摇运动特征直接与船体参数相联系,便于分析船体参数对横摇运动及稳定性的影响.文中考虑阻尼力矩和恢复力矩的非线性建立了船舶在规则波中的横摇运动方程;为了克服弱非线性的局限性,采用改进的Lindstedt-Poincare(MLP)方法对横摇运动方程进行摄动求解,经细致推导得到精确至二阶的解析解(静水中)和精确至一阶的解析解(波浪中).最后对一目标船分别采用MLP和数值算法进行求解,验证了近似解析解的正确性.

摘要：极地资源的开发和北方航道的通航对冰区船舶操纵运动性能提出了更高的要求和挑战。论文梳理了冰区航行船舶遭遇不同冰况时的操纵性特点,分析了冰区船舶操纵问题的本质,对国内外冰区船舶的全尺度和模型的操纵性试验、冰-船相互作用下的操纵性数值预报研究进展进行了介绍。冰区船舶操纵性的研究主要应用基于经验公式的半数值计算方法,仍是一个较新的领域。

摘要：目前敞水水动力导数的研究较为成熟,针对冰水耦合后的船舶水动力导数研究尚处于起步阶段。本文使用STAR-CCM+软件中DEM颗粒模拟碎冰粒子,求解碎冰区冰水混合介质中船舶横荡运动水动力导数。通过开启DEM模块下双向耦合模式,进行动量、能量交换达到冰块与水耦合作用。选取低频频率f分别为0.06 Hz、0.08 Hz、0.1 Hz、0.12 Hz、0.14 Hz进行横荡运动数值模拟,忽略自由液面的影响,分别计算敞水工况以及碎冰工况下船舶各运动频率下所受的侧向力以及转艏力矩,并通过对各频率下无因次后的力以及力矩拟合来解出部分水动力导数。通过计算得知,敞水工况下船舶各部分水动力导数值与统计公式计算值相差不大,冰水耦合后大部分水动力导数在低频率下明显大于敞水工况下的水动力导数,而水动力导数Yv’值比敞水工况值小。

摘要：目前敞水水动力导数的研究较为成熟,冰水耦合后的船舶水动力导数研究尚处于起步阶段。为求解碎冰工况下冰水耦合后船舶斜航运动水动力导数,使用CFD软件STAR-CCM+中DEM颗粒模拟碎冰粒子,开启DEM模块下双向耦合模式,通过动量、能量交换达到冰块与水耦合作用,并选用小漂角工况分别为0°、2°、4°、6°、8°进行了斜航运动数值模拟。忽略自由液面的影响。分别计算敞水工况以及碎冰工况下船舶所受的侧向力以及转艏力矩,通过对各漂角下无因次后的力以及力矩拟合从而求解出各个水动力导数。考虑冰块的干扰具有随机性所以采用干扰后的力以及力矩最大值以及最小值分别求解对应的水动力导数,形成一个水动力波动区间,更为真实地预报冰水耦合下的船舶水动力导数。通过计算结果表明,敞水工况下船舶各部分水动力导数值与模型统计公式计算值相差不大,冰水耦合后部分水动力导数波动区间端点值出现正负,冰水耦合后水动力导数随机性较大。

摘要：以往针对结构物垂直贯穿冰层破裂的研究多不考虑水的作用,与实际应用场景不符.本文应用LSDYNA有限元软件建立了基于结构化-任意拉格朗日欧拉(S-ALE)流固耦合方法及罚函数接触算法的冰-水-结构物耦合作用数值模拟方法.采用欧拉算法描述空气域和水域,采用拉格朗日算法描述圆柱体结构和冰层结构,使用弹塑性应变率模型表征冰材料力学性质.自主搭建了圆柱体垂直贯穿冰层试验台架,验证了有限元方法计算结构物-冰层相互作用问题的可行性.通过模拟圆柱体垂直出水破冰过程,并与无水环境下圆柱体垂直贯穿冰层破裂过程进行对比.结果表明:有水环境下结构物-冰层间作用存在"水垫效应";冰层突破载荷极值大小与有、无水环境无显著变化;有水环境下的结构物突破冰层冰载荷持续时间明显长于无水环境下持续时间;有水环境冰层弹性变形阶段更长,且有水环境冰层挠度变化大于无水环境下的挠度变化.本文研究成果为极地冰区环境下结构物垂直出水破冰的结构强度计算及优化设计提供了研究基础.

摘要：以Helmholtz-Duffing双势阱非对称动力系统为研究对象,首先分析了不同非对称参数σ下退化Hamilton系统的势函数与相平面,然后对于受谐和激励的非自治系统根据Melnikov理论推导了系统左右同宿轨道出现混沌运动的阈值条件,最后用数值模拟得到系统的安全池并观察了安全池随激励幅值变化的侵蚀现象,从而验证了解析结果的正确性.理论分析和数值计算表明:01时,右半部分受主要影响;Melnikov方法可有效预估非对称系统混沌阈值,并且对于同一非对称参数σ,存在一个临界频率使得系统左右两部分的混沌阈值在这一频率点相等.

摘要：基于人与环境耦合系统视角构建了“暴露性-易损性-适应力”的城市高温脆弱性研究框架和预警指标体系,提出了城市高温指数、多元主体适应力耦合技术、多元群体脆弱风险评价标准库等关键预警技术和方法。以城市多元利益主体为服务对象,设计了城市高温脆弱性预警系统,在厦门市试点应用并取得了良好效果。2021年9月“城市高温指数”业务模块在福建省公共气象服务平台——“知天气”App正式上线。基于多尺度脆弱性框架的研究视角和方法为动态精细化表征极端自然灾害的影响提供了有效途径。文章提出的城市高温脆弱性预警系统支持了城市多元利益主体在高温天气下开展生产生活,也有助于地方定制针对性的防灾减灾方案。