摘要：为精确预报深海采矿气力提升系统的运行性能,确定关键参数,基于动量定理并综合考虑气体体积膨胀、截面含气率变化和矿物颗粒沉降的影响,建立了气力提升管道内部三相流理论模型;通过数值计算,揭示了注气量、排液量和排固量之间的相互关系,并与文献试验数据对比,验证了模型的准确性;采用该理论模型,开展面向5500 m水深条件下气力提升系统的性能预报,同时深入分析管径、注气深度和矿物颗粒粒径等关键参数的影响规律。研究成果可为深海采矿气力提升方案设计提供参考。

摘要：为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的剖面形式进行改进,形成新型对称剖面形式的格栅。基于上述计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析。结果表明:对称形式的格栅剖面对于降低格栅的变形与应力水平有一定的帮助,采用新型对称形式的剖面结构使格栅总体变形模式发生了变化,但是最大变形位置与最大应力出现在格栅的位置未发生明显变化,新型对称剖面形式格栅具有比较好的静强度与动强度特性,各栅条均匀承受流体载荷。

摘要：当前国际海事组织(IMO)二代稳性规范中骑浪/横甩稳性失效模式的第二层薄弱性衡准校核方法仅适用于采用常规螺旋桨推进方式的船舶。然而,采用喷水推进方式的船舶同样属于该稳性失效模式的敏感船型,因此有必要建立此类船舶的规范校核方法。本研究通过类比螺旋桨推力模型,建立喷水推进系统的力学模型,在不改变当前骑浪/横甩第二层薄弱性衡准校核理论方法和框架的前提下,通过最少的流程变动实现适用于喷水推进船舶的第二层薄弱性衡准校核,并基于实泵数据和样船算例证明所提出方法的有效性。基于研究成果形成专门针对喷水推进船舶的规范校核方法,突破当前规范在船舶推进方式方面的局限性,不但使规范变得更为完备,而且能为喷水推进船舶的稳性安全评估提供有利的技术支撑。

摘要：船用喷水推进装置通常采用系列化的供货模式。喷水推进供货商依据提供的船舶主尺度、航速、动力系统等输入参数,通过船-机-泵匹配理论从系列化喷水推进产品中选择一型以满足需求。本文提出一种基于系列化喷水推进装置的快速选型方法,在仅已知设计航速和主机功率的条件下可快速选择适当的系列化喷水推进规格。本文方法适用于船舶的前期论证和方案设计阶段,船东或设计人员能利用本方法和喷水推进产品样本来实现快速选型。系列化快速选型的结果经分析误差较小,能够满足工程应用的需求。

摘要：以某PC2冰级螺旋桨为研究对象,将IACS规范中2组交变冰载荷工况的静强度有限元计算数据为输入,分析螺旋桨在应力频率谱和累积疲劳损伤率(MDR)这2种疲劳准则下的疲劳性能,提出了一种合理和可行的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法,并分析了螺旋桨侧斜、纵斜、剖面型式及平均应力修正理论对冰载荷作用下螺旋桨疲劳性能的影响。研究表明:对于非大侧斜桨,正侧斜角和正纵斜角均对疲劳性能有利;导缘和随缘加厚的冰区翼型能显著改善疲劳性能,有利于在保证疲劳强度的情况下实现冰区螺旋桨的轻量化;相对于传统的修正理论,IACS推荐的平均应力修正理论偏于保守。论文提出的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法得到了“雪龙2”号实船走航监测数据的验证。

摘要：针对喷水推进器模型复杂非线性约束下的推力分配问题,提出了一种区域二次规划方法.将喷水推进器纵向推力的瞬时反向特性视为动态可行域的空间不完全对称变化,根据预求解的结果和所设计的区域分配逻辑,得到局部可行的初值和更为准确的求解可行域并保持其凸性,结合组合偏置优化求解算法最终可以得到满足船舶作业需求的最优分配结果.以一艘装配喷水推进器的动力定位船舶为研究对象进行了仿真验证,结果表明:该算法能够有效地实现推力分配,并且相较于传统迭代优化分配算法,求解精度和收敛速度都得到了较大的提升.

摘要：喷水推进船具有高航速、浅吃水等特点,回转性能优越。该文以喷泵和喷水推进船为研究对象,首先采用称重法,开展喷泵流量标定试验;而后基于裸船体和带四个喷泵的船体,开展水池中约束模平面运动机构模型试验,如斜航运动、横荡运动、摇首运动及自航操舵试验等,获取船体水动力和喷口流量;再采用最小二乘法,回归分析得到相关的水动力导数,建立整体式和分离式操纵运动数学模型,编制喷水推进船的操纵运动程序,数值模拟30°回转运动和10°/10°z形试验,并与外场自由自航模操纵性进行比较。数值模拟结果显示:通过整体式运动数学模型和分离式运动数学方法,战术直径误差在5.5%以内,第一超越角误差为2°左右,这两种方法都能较好地吻合模型试验结果。相较而言,基于整体式运动数学模型的模型试验或CFD数值计算的难度更高且经济成本较大,而在实际工程数值模拟中,基于分离式运动数学模型的数值模拟更容易实施。

摘要：T型喷口是一种附加在喷水推进装置后方,改变水流纵向喷射方向为横向的模型试验装置。该装置只在船体内部流道上产生力的作用,既可反映常规喷口推进船模自航状态下,推进装置的抽吸作用对船尾边界层的影响,又对船身浮态影响很小,仅通过船模阻力试验和获流区PIV测试试验,结合动量通量法换算,可将常规推进船模自航试验中,推进系统对船体阻力的影响分离出来。通过CFD手段,采用流量边界条件法,对某带有T型喷口推进装置的船模阻力性能进行数值模拟,并与模型试验结果进行比较分析。最后,对T型喷口装置的工作原理进行说明。

摘要：海上作业过程中,经常存在两个浮体相邻的情况。真实海洋环境中,伴随着随机波浪的影响,相邻浮体可能会产生耦合运动。尤其是在恶劣海况下,浮体的极端运动响应可能导致其倾覆,对海上作业产生严重危害。基于波群参数化和次序采样,结合计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,该文研究和分析了在不规则波浪中相邻浮体的横摇运动特性,并基于主动学习方法,采用少量样本有效地预测了浮体随机波浪的极端响应超越概率。此外,还研究了相邻浮体的距离比G/D对运动响应的影响,通过不同G/D下相邻浮体的时间超越概率进行预测和比较,找出了最优的相邻浮体距离,为实际工程应用提供了理论依据。

摘要：骑浪/横甩是国际海事组织纳入船舶第二代完整稳性衡准规范的5种新稳性失效模式之一,因其强非线性和混沌特质被认为是所有失效模式中最复杂的1种,故具有很高的学术研究价值。该文介绍了近年来与骑浪/横甩相关的研究工作,阐述相关的理论预报、数值仿真、模型试验、衡准规范等研究进展情况,以及骑浪/横甩对船型设计和营运的影响,并结合当前研究现状,分析目前尚未完全解决的重点问题和亟待突破的瓶颈技术,为后续研究工作重点关注方向提供参考。