摘要：极地船舶冰区航行时,冰阻力的准确预报在保障船舶航行安全方面起着重要作用.近年来,机器学习在船舶方面的应用越来越广泛,其中,人工神经网络(ANN)是机器学习领域中一种常用的方法.本文的重点是设计一个用于预报极地船舶冰阻力的ANN模型.参考传统的经验和半经验公式,选择合适的输入特征参数,通过大量的船舶模型试验数据来训练神经网络,搭建径向基(RBF)神经网络模型,并选用遗传算法(GA)进行模型优化.研究表明,基于7个特征参数输入的遗传算法优化径向基(RBF-GA)神经网络模型具有良好的泛化效果,与模型试验和实船试验数据对比,平均误差在8%左右,具有较高的精度,可作为冰阻力预报工具.

摘要：畸形波具有波高巨大、传播速度极快、偶发性强和能量集中等特点,对海洋平台的破坏尤为突出。论文以生产平台和支持平台为研究对象,通过数值模拟与模型试验相结合的方法,对双平台联合作业在畸形波作用下受到的波浪砰击进行研究。运用经过模型试验修正的数值模拟,采用组合波聚焦模型建立畸形波。以典型畸形波“新年波”为例,在时域上开展畸形波工况下双平台多浪向波浪砰击特性研究。研究成果对双平台联合作业的设计与工程应用具有一定的指导和参考价值。

摘要：针对低温下船用HTS-A钢的疲劳裂纹扩展行为,本文采用25 mm厚HTS-A钢CT试样为研究对象,开展常温及不同低温环境下疲劳裂纹扩展试验。在试验研究的基础上,提出包含温度项的改进McEvily公式的低温疲劳裂纹扩展预报方法。结果表明:随着温度的降低,HTS-A钢的疲劳裂纹扩展速率逐渐降低。在-60℃时,HTS-A钢的低温疲劳裂纹扩展速率没有出现低温脆断,试验结果可为船用HTS-A钢低温疲劳设计提供数据参考。同时,分别采用本文HTS-A钢低温试验数据和文献中的钛合金低温试验数据验证低温疲劳裂纹扩展速率预报方法的合理性及正确性,该方法可用于预报不同低温环境下金属疲劳裂纹扩展速率。

摘要：平整冰与海洋桩柱结构的相互作用问题十分复杂,往往涉及到海冰的破碎、失效和堆积等现象。平整冰破坏问题本质上是一个材料脆性破坏的问题,然而传统有限元方法的单元失效机制在处理该问题时有着很大的局限性,不能合理反映平整冰破碎后碎冰的变形和运动状态。因此,有必要发展现有仿真技术,建立合理的模型化方法来解决平整冰破坏相关关键问题。本文通过自定义海冰材料本构模拟海冰材料力学特性,并通过粘聚力单元模拟平整冰破坏时裂纹的产生和扩展,通过开展海洋桩柱结构与平整冰相互作用的仿真分析,分析平整冰在受桩柱作用时的破坏失效模式及两者的相互作用载荷,并与相关模型试验比较验证本文所提出方法的可靠性。研究表明,本文所采用的方法能够有效模拟平整冰在受桩柱作用时的挤压和弯曲破坏,同时能够较为准确地预报冰载荷。研究成果对于海洋桩柱结构冰载荷的预报和结构的设计具有重要的参考意义。

摘要：针对海上风机的振动控制问题,提出一种局域共振型声子晶体塔筒结构,基于周期结构的Bloch定理,采用有限元法计算该结构的能带结构、特征模态所对应的位移场以及相应有限周期声子晶体塔筒结构的振动传输曲线,对其展现出的带隙特性进行分析。基于局域共振带隙的形成,研究声子晶体塔筒结构的振动控制问题,可将其应用于不同海洋环境中海上风机特定频率的减振。得出声子晶体塔筒结构在xy平面内与z方向上受激励时的振动传输曲线,选取两者在特定频率下的结构位移图分别进行分析,计算出非理想化声子晶体塔筒结构在xy平面内与z方向上受激励时的振动传输曲线并加以对比。研究各参数对声子晶体塔筒结构带隙衰减频段的影响规律,通过合理调整设计参数,可以实现结构特定范围内的低频隔振,证明其在复杂海洋环境中海上风机减振方面具有很好的应用前景。

摘要：为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

摘要：为研究多模块浮式防波堤模块之间的耦合动力响应规律,基于目标海域环境条件,提出一种能够提供特大掩护水域的超长尺度浮式防波堤总布置设计方案,并对超长尺度浮式防波堤的构型、连接结构及系泊系统进行设计。在此基础上,基于三维势流理论对超长尺度浮式防波堤的水动力性能进行频域和时域分析,考虑环境载荷作用下浮式防波堤多模块耦合运动,并对其中间及两侧模块的运动响应及系泊缆张力进行对比分析。研究结果表明:横浪和斜浪工况下,超长尺度浮式防波堤中间模块在垂荡、横摇和纵摇方向上的运动均最剧烈。由于防波堤首部模块在横浪和斜浪工况下横荡运动最剧烈,因此浮式防波堤首部模块迎浪运动侧系泊缆在2种工况下所受张力最大,这在超长尺度浮式防波堤系泊系统设计过程中需重点关注。数值模拟结果可为此后超长尺度浮式防波堤设计及工程化应用提供技术支撑。

摘要：为了研究海洋飞沫的生成形态,采用光滑粒子法(SPH)的粒子捕捉技术,分析4种常见的船首特征对海洋飞沫轨迹的影响。研究发现,船首的设计在飞沫的生成和运动特性上起着决定性作用。球鼻艏和破冰艏通过镇压波浪减少飞沫的覆盖范围,而飞剪艏和前倾艏则利用其独特的流线型设计有效地对飞沫进行引流,但却导致飞沫的生成高度较高,覆盖范围较广。此外,研究还揭示了不同类型的飞沫(如崩波破碎、卷波和激散波破碎)在船首附近的工况和轨迹模式。研究结果可为船舶设计优化及防除冰技术提供重要理论支持。

摘要：本文依据翼身融合式飞行器的设计理念设计一种飞翼式水下滑翔机,及其主要设计参数。通过计算发现该飞翼式水下滑翔机较传统水下滑翔机拥有更大的升阻比,可达到15以上。流场分布结果显示飞翼式水下滑翔机在特定速度0.1 m/s、0.3 m/s和0.5 m/s下,机翼周围并未出现明显的流动分离,且机翼表面压力较大程度取决于攻角的大小。对比了不同雷诺数下的机翼表面涡脱落情况,发现随着攻角增大涡的脱落急剧增多,且翼梢小翼尾部涡脱落最为严重,极大影响滑翔机的水动力特性。

摘要：航行过程中,潜艇壁面与周围流场相互作用而产生的流激噪声会对透声窗结构产生严重危害,因此,有效控制流激噪声具有非常重要的意义。首先采用统计能量法对潜艇首部模型进行流激噪声预报,根据不同航速以及距湍流层前端距离进行分析,得出不同材料对流激噪声的影响规律;其次,针对导流罩低噪声和高透声的要求提出一种3层复合夹芯结构设计,通过选用阻尼材料和设计4种铺层方案对比分析。结果表明,铺层方案为碳纤维/阻尼材料2/钛合金,铺层厚度为10 mm/10 mm/3.55 mm是降噪性能好、透声性强的最优方案,研究成果可为实际应用提供参考。