摘要：基于黏流CFD方法研究迎浪工况下波长和波高对KCS船运动和外飘砰击的影响,分析砰击压力的时空分布及其与船舶垂向运动的关系。基于开源造波工具waves2Foam建立三维数值水池,采用naoe-FOAM-SJTU求解器中的重叠网格技术求解船舶在波浪中的运动。计算结果表明,船舶运动幅值随波长和波高的增大而增大,波长船长比为1时外飘砰击压力最大,外飘砰击压力随波高增大呈线性增大规律。集装箱船应尽量避免在波长接近船长的海况下航行。这项研究可为波浪中的船舶砰击载荷预报提供参考。

摘要：气垫船水下声辐射是复杂的船体结构-气垫-周围水体三类介质声振耦合过程,其声传递特性是气垫船声学分析中的难点。本文以某全垫升气垫船为研究对象,结合声固耦合有限元法与解析法,探究气垫船水下辐射噪声传递特性。通过建立固-气-液声固耦合有限元模型,计算机械激励与垫升风机声激励,并以试验固有频率修正数值模型;通过声透射解析公式计算空气螺旋桨、燃气轮机等设备声激励辐射的水下噪声。采用距离左、右舷1 m处线上各点的总声压级作为评价指标。结果表明:气垫船水下辐射噪声为宽带噪声;有限元法计算的水下辐射噪声在低频时集中分布于气垫-周围水体耦合面附近,随着频率的升高,水下噪声增大并逐渐呈不规则干涉状分布;空气螺旋桨等声激励直接辐射水下噪声主要为近场低频噪声,在设备声激励辐射范围内声压平均占比约为40%。本文揭示的水下辐射噪声传递特性对气垫船减振降噪具有重要指导意义。

摘要：含坞舱船舶在波浪中作业时,坞舱内部的半开放水域波浪环境复杂多变,为避免小船进出坞舱时发生碰撞、搁浅等安全问题,需要对小船在坞舱内部的运动特性进行预报。参考美国黄蜂级两栖攻击舰建立含坞舱船舶与小船模型,采用重叠网格技术模拟小船在波浪中进入船舶坞舱的运动过程,对不同航速以及浪向角下小船的运动响应和受力特性进行研究,分析含坞舱船舶与小船间的相互作用。结果表明:小船进入船舶坞舱后的运动更加剧烈,船体兴波现象更加明显;低航速下小船的运动幅度更大,浪向角减小使小船的横摇运动幅值明显增大。本研究可为小船安全进出船舶坞舱的设计提供参考。

摘要：船舶主机基座系统是由基座结构和控制系统等2个部分组成。在主机持续工作的情况下,产生的交变载荷会通过基座系统传递,引起船体结构振动,可能对船体结构的安全构成威胁。通过合理设计基座结构和控制系统,可有效控制船舶主机传递到船底结构的振动,以满足更高的减振要求。首先介绍船舶主机引起振动的机理和振动分析方法,详细综述船舶主机基座结构、被动控制系统和主动控制系统的减振机理和优化研究成果,并对未来的研究进行一定的展望,为船舶主机基座系统的减振设计提供有益的参考。

摘要：鉴于燃气轮机线性化模型容易在大工况范围丢失实际燃机的动态特性,以及燃气轮机传统的单变量叠加控制在提高控制效率和控制系统鲁棒性上的局限性,本文以高压转子转速为调度变量建立三轴燃气轮机的线性变参数(LPV)模型,从而在建模复杂程度和模型精度上获得较好的平衡。在此基础上,提出了基于摄动矩阵上界估计和外部干扰上界估计的三轴燃气轮机自适应滑模控制。该控制可通过自适应参数实现对系统摄动矩阵干扰和外部干扰的合理估计,从而抑制干扰造成的影响。通过仿真实验分别研究了摄动矩阵干扰和外部干扰下的LPV滑模自适应控制,验证了其较好的动态响应性能和鲁棒性。

摘要：伴随着船舶工业的发展,船舶尺度不断增加,船舶固有频率随之降低,超大型船舶在一般海况中也更容易发生弹振和颤振,因此准确估计船舶水弹性响应对于船舶设计和航行安全具有重要意义。该文构建了一种基于CFD-MBD的双向流固耦合模拟方法,其中流场计算采用开源程序OpenFOAM,结构部分采用开源多体动力学计算程序MBDyn,流场和结构则通过PreCICE进行信息交互。使用该方法对一艘超大型集装箱船在波浪中的运动及水弹性响应进行了数值模拟,并对比了数值计算和模型试验结果,验证了该文数值模拟方法预报船舶水弹性响应的准确性,分析了不同波浪工况中的运动和弯矩响应,发现该集装箱船在波长船长比为1的工况中航行时,船舯波浪弯矩达到最大值。

摘要：该文基于自主开发的风电场尾流快速模拟软件WinFm-SJTU,结合Park尾流模型和能量守恒叠加模型,对风电场尾流流动进行了模拟仿真。结果表明,与CFD数值模拟结果相比,WinFm-SJTU能较好预测串列三风机的功率总和以及首台和第二台风机的功率,但对于较小流向间距下的第三台风机功率预报误差较大。为此,考虑到尾流叠加区域内更高的湍流强度引起的速度恢复更快,并基于改进后的能量守恒尾流叠加模型,对包含35台风机的大型风电场进行了仿真模拟,结果表明,WinFm-SJTU能够较好预测不同列向风机中各台风机的尾流损失及功率,风电场总功率误差仅1.02%。以上计算结果表明,WinFm-SJTU软件能够快速准确地模拟风电场尾流流动。

摘要：为了在螺旋桨设计中较为准确地估算螺旋桨在水中的附加转动惯量,为轴系设计提供更为准确的设计输入,并进一步探究螺旋桨设计参数对于附加转动惯量的影响规律,以通用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+为平台,运用内置的变形网格技术,以某油船螺旋桨为研究对象,进行基于RANS方程全粘流的附加转动惯量数值计算研究。在此基础上,通过参数变换获取两组弦长和螺距等比例变化的螺旋桨模型,计算其附加转动惯量并分析和设计参数之间的关系。结果表明:对于同一弦长分布的桨,附加转动惯量占比(水中附加转动惯量除以自身转动惯量)随螺距的增加而增加;对于同样螺距分布的桨,附加转动惯量占比随弦长的增加而减小。通过回归分析,建立螺旋桨水中附加转动惯量与弦长及螺距的回归模型,实现了设计中的快速预报。

摘要：船舶在冰区航行时,在海冰的碰撞作用下,船体会产生结构和振动响应,响应的幅度与海冰冰况、船舶航速、结构刚度、测量位置等因素具有很大的相关性。不同于局部结构振动,船体发生的全局性垂向运动和振动响应可统称为颠震,对于船载设备的功能具有较大影响,容易导致紧固件松动等各类问题。该文基于“雪龙2”号所搭载分布式加速度计在南极冰区航行中测得的数据开展了破冰颠震研究,根据时频分析结果,利用神经网络方法识别破冰颠震事件;通过频谱分析分离颠震信号,从而提取破冰颠震的加速度幅值、脉宽、发生频率等关键参数,形成破冰颠震识别与分析方法。在此基础上,分析典型场景下的破冰颠震数据,研究海冰环境、船舶航速、测量位置等因素对于船舶颠震各关键参数的影响,进而总结不同海冰环境下对船载设备承受颠震的能力要求,为极地船舶设备选型提供参考。

摘要：北极运输船舶常航行于由破冰船开辟的碎冰航道中;尽管这避免了船舶与层冰碰撞引起的巨大冰阻力,但船舶与航道中碎冰的相互作用受到两侧层冰的影响,进而会对船舶的航行性能产生影响。目前,碎冰航道两侧层冰对船舶航行性能的影响尚未得到充分研究,是否考虑这一影响是北极船舶设计的一个重要问题,采用CFD-DEM(computational fluid dynamics-discrete element method)耦合方法模拟船舶在碎冰航道中的航行过程并分析船-碎冰相互作用特点,进而对船舶阻力进行数值预报。首先,开展了网格和时间步长的收敛性分析以评估数值误差和不确定度,验证了数值模型的可靠性;在此基础上的预报结果表明,由于两侧层冰对船舶兴波产生影响,船舶水阻力随航道宽度的减小而小幅增大且主要为压阻力的增加;船舶冰阻力随航道宽度的减小而迅速增大,船体两侧的碎冰堆积现象是导致冰阻力增大的主要原因。