摘要：护舷在船舶碰撞中起到重要的保护作用,但目前对船用护舷的碰撞仿真方法及复合材料护舷的防护机理等相关研究较少.首先,提出一种新型复合材料护舷设计方案,基于材料力学性能测试数据,选择低密度泡沫和超弹性材料本构模型分别模拟护舷内层泡沫与外层聚氨酯.随后针对船体-护舷-码头的靠泊问题,建立多体几何模型,形成碰撞仿真方法,从能量转换的角度对护舷防护性能进行分析,证明了复合材料较橡胶护舷对船体结构的保护作用更优.最后,分别改变复合材料内层泡沫刚度、船体刚度、外层聚氨酯厚度及拉伸刚度,对复合材料防护机理进行分析.结果表明:护舷较船体结构的相对刚度是影响其防护性能的主要因素,复合材料护舷的内层泡沫为主要吸能结构,通过压缩变形吸收船体动能以降低结构响应,而外层聚氨酯主要起保护芯体的作用.

摘要：尺度解析类数值模拟方法具有很高的非定常流动预报潜力,其中壁模化大涡数值模拟(Wall-modeled Large-eddy Simulation,WMLES)方法在高雷诺数下具有适用范围广、计算成本较低等优势但在喷水推进泵的数值模拟中应用有限。采用基于湍流场特征尺度分析的WMLES方法进行原型喷水推进泵及改型喷水推进泵的泵内流场数值模拟并与试验数据进行对比。结果显示,WMLES预报的两型喷水推进泵的扬程及转矩等外特性特征都与试验数据吻合极好。从泵内湍流运动特性分析的角度,WMLES方法再现了传统RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方法难以获得的导边马蹄涡、随边角涡、叶梢集中涡、间隙泄漏涡等精细流动特征。在相同流量系数下,改型泵的马蹄涡、角涡等二次流强度明显小于原型泵,改型泵的平均极限流线也明显更为光顺,更低的能量耗散使得改型泵的工作效率相比原型泵有明显提升。分析结果证明,基于湍流场特征尺度分析的WMLES方法可用于喷水推进泵的外特性及泵内湍流运动特性的有效预报,为喷水推进泵的改进设计提供了有力的数据支撑。

摘要：基于非线性有限元数值方法,引入粘聚单元模型并结合线性软化弹塑性本构模型,对平整冰与竖直固定圆柱体碰撞进行了数值模拟,研究了碰撞过程中平整冰的破坏模式和柱体所受冰载荷。数值模拟结果与实际观测到的冰层撞击灯塔时的破坏模式进行了比较,两者吻合良好;随后分别分析了粘聚单元破坏准则和碰撞速度对圆柱体所受水平冰载荷的影响。结果表明:柱体所受水平冰载荷受粘聚单元破坏准则影响有限,与碰撞速度呈正相关且平均冰载荷的增长速度稍高于线性增长。

摘要：本文首次提出一个新颖的转换线性模拟法用于预报发生在双峰交叉海况下的波峰幅值分布和畸形波。为执行所提出的转换线性模拟法,建立了一个表达为单调指数函数的转化模型,以便原始真实过程的前三阶矩与转化后模型对应的各阶矩相一致。应用所提出的新颖模拟法预报了发生在两个双峰交叉海况下的畸形波,一个带基于由良港海岸测得的表面高程数据的方向谱,另一个带典型的双峰Ochi-Hubble方向波浪谱。结果显示:在这两种情况下所提出的新颖的转换线性模拟法比传统的线性模拟法或用其它理论(或经验)模型能提供更精确的预报结果;所提出的新颖的转换线性模拟法比非线性模拟法效率更高。

摘要：以某型拖式吊舱推进器为研究对象,采用非定常RANS方法对该推进器在敞水中直航和操舵工况下的粘性流场进行数值模拟,对螺旋桨单元和吊舱单元整体的轴向力、侧向力、扭矩和操舵力矩进行了数值计算,得到了该吊舱推进器敞水中的水动力载荷均值和脉动值随来流速度和舵角变化的关系.研究发现,桨单元与吊舱单元的平均水动力特性在大舵角、高来流速度下有较大的差别,提供最大敞水效率的操舵方位与来流速度有关;桨叶的水动力脉动以一倍轴频成分为主,且其推力、侧向力和扭矩的脉动幅值明显,而桨单元和吊舱单元的水动力脉动以一倍叶频成分为主,且其脉动幅值整体上较小;操舵方向不影响桨单元水动力均值和脉动值对称性,但对吊舱单元推力、扭矩和操舵力矩均值和脉动值有明显的影响.

摘要：应用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟约束模试验以获取船舶操纵水动力导数,是建立船舶操纵运动数学模型的有效方法.在数值模拟全附体约束模试验中,选定合适的螺旋桨建模方法,是既快速又准确地计算船体水动力的关键.应用CFD方法求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,分别采用体积力法和基于实桨的滑移网格法对螺旋桨进行处理,数值模拟了全附体KCS船模的斜拖试验;通过水动力数值计算结果与基准试验数据的比较,验证了所采用的数值方法的可靠性.对两种螺旋桨建模方法的结果进行比较可以发现,综合考虑计算成本和计算精度,体积力法可以代替实桨方法进行全附体约束模斜拖试验数值模拟.

摘要：基于势流理论,采用切片法和脉冲响应函数方法实现船体时域运动,同时采用黏性流理论模拟计算舱内液体的非线性晃荡,进而建立了波浪中载液船舶耦合运动方程.该方法考虑了波浪、船体、液舱晃荡之间的耦合作用,并结合船体内外流场特点分别采用了势流和黏性流理论,具有较高的计算效率.研究结果表明:通过数值模拟计算和模型实验,数值模拟计算能够清晰显现液舱晃荡对船体全局运动影响,船体运动响应曲线与模型实验结果吻合良好.

摘要：以艏侧推桨为研究对象,采用有限体积法,通过求解非定常RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程对槽道流场进行了数值模拟得到槽道壁的脉动压力,为结构减振优化设计提供初始数据输入.数值模拟得到的脉动压力与试验结果吻合良好,压力脉动集中在桨叶梢附近小块区域.通过对比不同来流方向的脉动压力,发现船舶正前方和正后方来流时,压力脉动值分别出现极小值和极大值,压力脉动情况与流场复杂性相关,水流越顺畅,压力脉动值越小,反之亦然.数值模拟得到的槽道内及螺旋桨叶片上完整的压力云图可为结构优化设计提供重要参考数据,具有工程实用价值.

摘要：研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑, 采用基于能量观点的隔振度来定义阻振质量的阻抑作用。通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性。发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波和扭转波达到最佳耦合时, 平面弯曲波发生最大透射。算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性, 为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础。

摘要：基于傅里叶伪谱提出了在时域上模拟气垫船线性兴波的新方法,计算了气垫船在匀速和匀加速直航工况下的兴波波形和兴波阻力。通过与相关文献结果的比较,验证了方法的正确性。讨论了气垫船气室压力分布对兴波阻力的影响。研究表明,论文提出的方法准确可靠,运算速度快、效率高;在气垫船航行中使用该方法对阻力进行实时预报和对气室压力分布加以调整,可有效降低兴波阻力。