船舶力學最新期刊目錄

碎冰區航行船舶破艙進水過程研究————作者：李紅霞;陳曄;陳靈棋;黃一;

摘要：世界上首個浮動核電站“羅蒙諾索夫院士”號的建成，為高緯度地區能源供應提供了一種切實可行的解決方案。高緯度地區海面可能出現浮冰，浮動核電站若與浮冰發生碰撞，可能導致破艙進水，威脅作業安全。本文基于歐拉多相流模型并結合離散元理論，提出一種碎冰區船舶破艙進水數值仿真方法。采用該方法對破艙進水過程及碎冰區航行阻力進行數值模擬，對比數值模擬與模型試驗結果，驗證了該方法的準確性。以自主設計的某船型核電平臺為例...

規則波中船舶斜航運動水動力預報研究————作者：韓陽;師超;顧民;邱耿耀;李壯壯;

摘要：目前基于船舶操縱運動數學模型開展波浪中船舶操縱運動預報研究，操縱運動水動力系數多采用靜水中試驗或數值預報結果，未反映波浪對操縱運動水動力的影響，因此建立波浪中船舶操縱運動水動力預報方法是準確預報波浪中船舶操縱運動的重要基礎。本文采用基于重疊網格方法對船舶在波浪中多自由度運動進行數值建模，給出波浪中水動力建模、自由表面處理、波浪模擬等方法，建立波浪中船舶操縱運動水動力數值模擬方法；開展S175標模規...

基于少數類合成的過采樣算法和貝葉斯優化神經網絡的結構可靠性分析方法————作者：葛福林;吳宗輝;何建;

摘要：為提高滑油冷卻器抗沖擊可靠性的計算精度和分析效率，本文提出一種基于少數類合成的過采樣（SMOTE）算法和貝葉斯優化（BO）神經網絡的結構可靠性分析方法。該方法首先采用均勻設計（UD）方法和少數類合成的過采樣算法提高樣本點的利用效率，其次使用貝葉斯優化算法優化BP神經網絡超參數、初始權值和初始偏置，以提高模型的擬合精度和泛化能力，最后利用優化后的代理模型結合Monte Carlo法計算結構可靠度。研...

基于CFD-FEM雙向流固耦合的大外飄型船舶砰擊顫振響應不確定度研究————作者：田光鈺;王一雯;張涵韜;吳衛國;

摘要：船舶非線性波浪載荷及結構高頻顫振響應的準確評估與分析，是明確船舶結構安全性的前提，然而其數值仿真計算的可靠性及其不確定度分析則較少得到關注。本文開展分段龍骨梁水彈性模型CFD-FEM雙向流固耦合仿真以及試驗研究，對船模在波浪下的高頻響應進行仿真分析，并對仿真結果開展不確定度分析，評估仿真模型的可靠性。數值不確定度的計算結果，能夠提供不同影響因素下結果是否收斂的判別依據和不確定度水平，并明確船艏的砰...

基于IFEM的典型加筋板結構應變重構方法研究————作者：許夢桐;蔣鎮濤;汪雪良;朱全華;陳國材;甘進;

摘要：加筋板是船體結構的基本組成單元，此類結構在服役過程中的安全可靠性需重點關注。通過實時監測技術準確獲取加筋板結構的應力、應變等物理參量，可為船體結構的安全性評估與預報提供數據支撐。本文通過基于最小二乘變分原理的逆向有限元方法（IFEM）對船體加筋板結構進行應變場重構，首先開展軸壓加筋板數值仿真研究工作，將仿真結果輸入到逆向有限元算法中進行結構應變場重構，其次通過設計不同的測點布置方案，分析重構結果與...

新型橢圓弧板式透空堤消浪特性的數值模擬研究————作者：曹裕德;武雅潔;王楠;周家寧;梅燦;

摘要：本文基于開源程序OpenFOAM，構建了波浪與新型橢圓弧板式透空堤相互作用的數值模型，并利用理論解和物理模型試驗驗證了其準確性。在前人研究的基礎上，提出了平橢圓弧板式與雙橢圓弧板式兩種新型透空式防波堤結構，根據不同波高、周期和潛深共設計90種工況，分析了雙平板式、平橢圓弧板式和雙橢圓弧板式三種透空式結構的消浪性能。從透射系數、反射系數和能耗系數三方面綜合考慮，發現在大多數工況下，平橢圓弧板式透空堤...

畸形波波長計算方法研究————作者：崔成;潘文博;

摘要：在畸形波相關研究中，多采用線性波或者高階Stokes波的色散關系估算畸形波波長，然而畸形波是一種波形持續時間較短的強非線性波浪。與規則波相比，畸形波的能量組成更為復雜，除了受高階諧波影響，在其形成過程中，還會發生非線性的波–波相互作用。為了檢查采用規則波色散關系估算畸形波波長的精度，本研究采用組成波聚焦的方法在試驗水槽中模擬畸形波，根據浪高儀陣列采集的波面時間過程統計畸形波波長，并與相同波高和周期...

水下振動臺豎向運動下的興波數值模擬————作者：燕翔;李欞繁;吳曉生;白志剛;臧志鵬;楊涵;

摘要：水下振動臺在運動過程中會引起興波效應。本文建立并驗證具有造波、消波功能并包含水下振動臺的數值水槽，基于數值水槽探索水下振動臺豎向簡諧運動過程中的興波過程，分析水體速度、動水壓強及擾動波各要素的影響，旨在為地震–波流聯合試驗及水池擾動波消除提供參考。結果表明：振動臺中心上方的豎向速度隨振動臺振幅、臺長增大而增大，隨振動臺周期增大而減小；振動臺中心上方的動水壓強沿水深呈先減小、再增大的分布規律，其幅值...

振蕩流作用下圓柱體周圍時均流場數值模擬研究————作者：楊延鋒;劉朝林;楊洋;辛鳳;

摘要：為研究圓柱體在周期性振蕩流作用下的時均流場特征，通過數值求解N–S方程組得到圓柱體周圍的時變流場，進而對速度場進行時間平均獲得時均流場。對雷諾數Re<200，給定Stokes數β=20下不同K_C數的時均流場進行對比分析。研究發現：當K_C<7 （Re<140）時，振蕩流渦量源始終附著在圓柱體壁面，并沿振蕩流作用方向逐漸拉伸，對應的時均流場...

考慮溫度和應力影響的有機玻璃加速蠕變試驗方法————作者：陳薇;萬正權;屈平;張愛鋒;侯春明;張浩;

摘要：本文提出一種基于有機玻璃溫度–應力敏感性的耐壓結構加速蠕變試驗方法。引入溫度的影響函數，提出修正的陳化理論蠕變本構方程；開展不同溫度及應力水平下的單軸壓縮蠕變試驗，采用分步擬合法得到有機玻璃的蠕變本構關系；通過有限元蠕變分析得到不同溫度、壓力下觀察窗蠕變行為的換算關系，提出升溫升壓條件下的觀察窗模型加速蠕變試驗方法，并完成試驗結果與計算結果的對比分析。研究表明：有機玻璃單軸壓縮蠕變行為對于應力的敏...

垂蕩運動下船用旋轉機械耦合浮筏–氣囊–限位器系統的碰撞特性研究————作者：李振華;李明;

摘要：為了研究垂蕩作用下船用旋轉機械耦合浮筏–氣囊–限位器系統的碰撞特性，針對船舶垂蕩作用及限位器間隙對船用旋轉機械耦合浮筏–氣囊系統的影響，建立垂蕩運動下具有限位器的非對稱系統的動力學模型，并對運動方程進行無量綱化處理。利用相圖、頻譜響應和能量軌跡圖等非線性動力學分析方法，研究轉子轉速、垂蕩幅值和限位器間隙對系統動力學特性的影響。研究發現：在垂蕩作用下的船用旋轉機械耦合浮筏–氣囊–限位器系統中，隨著垂...

新型海洋立管抑振–俘能渦輪裝置試驗研究————作者：蘇泰寧;劉震;李朋;韓新宇;

摘要：海洋立管是連接海上油氣平臺與海底井口的關鍵設施，而渦激振動是引發立管疲勞損傷的主要原因。本試驗研究設計一種立管抑振–俘能渦輪裝置，用于抑制立管渦激振動并實現能量俘獲。以渦輪裝置的葉片長度為變量開展試驗，一方面驗證渦輪裝置的抑振性能和俘能性能，另一方面研究葉片長度對于渦輪裝置抑振–俘能性能的影響。結果表明：渦輪裝置的整體抑振效率可達50%以上，最佳抑振效率為96.08%，抑振效果理想；裝置的抑振性能...

基于全息分離與匹配搜索的圓柱腔內陣列一致性校準————作者：肖妍;趙明月;何元安;商德江;王楊;平自紅;

摘要：聲納陣成陣過程中，陣元之間難免存在位置偏差，且在密排情況下陣元間的聲場耦合較強，將引起陣元間的幅相不一致，需要在成陣后進行陣列在線校準。室內消聲水池只能在一定頻段內模擬自由場，難以滿足低頻水聲測量所需要的自由場條件。因此，本文圍繞常用的圓柱陣列低頻校準問題展開研究，提出有限空間中全息聲場重構與匹配搜索補償相結合的陣列幅相一致性校準方法。該方法結合有限空間中近場聲全息聲場分離技術，首先進行有限空間中...

抑制水下航行體初生空化的粗糙帶參數優化設計————作者：邢浩杰;胡常莉;王志英;程誠;

摘要：抑制水下航行體初生空化對減小空化帶來的不利影響具有重要意義。本文針對通過改變物面粗糙性來抑制初生空化的方法，開展基于代理模型方法的粗糙帶參數優化設計研究。首先，采用數值計算的方法分析粗糙帶參數對水下航行體頭部空化初生特性的影響機制，并給出粗糙帶各參數的初始設計范圍，然后，采用代理模型方法進行參數選優分析。結果表明：航行體頭部表面設置粗糙帶可改變其表面壓力分布規律，粗糙帶前后邊界會引起壓力的小幅波動...

淺海波導中基于平面波展開鏡像法的等效源方法————作者：陳弈書;石博旋;張超;商德江;

摘要：針對淺海波導中彈性結構輻射的預報問題，提出一種基于平面波展開鏡像法的等效源方法，該方法以等效源法為主體框架，在求解虛擬源強度以及遠場聲場計算時采用平面波展開鏡像法表示聲場Green函數。對于海底反射系數是入射角函數的情況，文中Green函數在鏡像法的基礎上將點聲源輻射球面波做各向平面波分解，實現球形波陣面在非理想平面邊界上聲反射的準確計算。通過不同方法表示的Green函數之間的對比，驗證本文Gre...

帶纜遙控水下機器人在海流環境下的水動力性能與運動控制研究————作者：竇義哲;吳家鳴;董志強;楊顯原;韓翔希;

摘要：采用重疊網格與滑移網格相結合的方法，研究在有來流情況下水下機器人的水動力性能和運動控制，通過運用PID控制方法對臍帶纜和導管螺旋槳進行聯合操縱，能夠實現來流情況下的垂向升沉運動以及來流變化情況下水下機器人的深度保持，通過PID方法對尾部螺旋槳進行控制能夠較好地調整水下機器人的縱傾角，實現定深情況下機器人姿態接近平衡，也能在升沉運動的復雜工況下使水下機器人全程保持給定的縱傾角度

基于有限時間指令濾波反步法的船舶動力定位自適應控制————作者：陳興華;韓旭;劉彩云;夏國清;李娟;

摘要：本文研究船舶動力定位（DP）系統中存在的推進器動態特性、模型參數不確定、推進器輸入飽和及外部擾動未知等問題，提出一種基于有限時間指令濾波反步法的魯棒自適應動力定位控制方法，該方法不僅具有濾波反步法的優點還能保證控制系統在有限時間內收斂。首先，采用神經網絡技術對系統中的非線性項進行逼近；其次，設計有限時間輔助動態系統（FTADS）解決推進器輸入飽和問題；最后，結合設計的神經網絡估計值和FTADS，采...

擾動波浪下考慮浮體變形的大型船型網箱響應分析————作者：王益厚;付世曉;許玉旺;程天琥;傅強;

摘要：近年出現的大型船型網箱的長度接近四百米，在波浪中會出現明顯的彈性變形，而作用在網衣和鋼架上的水動力也會增加結構分析的復雜性。本文提出一種時域分析方法，用于計算大型船型網箱的運動和結構響應。首先將網箱的大型浮體離散為多模塊剛體，模塊間利用等效彈性梁連接，并考慮網衣和鋼架等非線性因素的影響，在時域內建立考慮浮體變形的浮式網箱動力分析模型，其中浮體的輻射載荷通過直接施加附加質量和勢流阻尼計算或者采用狀態...

含缺陷非粘結柔性軟管抗拉鎧裝層軸向壓縮力學性能研究————作者：陳嚴飛;向濤;何明暢;劉宇;劉瑞昊;鐘榕鋒;王鑫;江楠;

摘要：非粘結柔性軟管作為海洋油氣田與海上平臺連接的重要樞紐，在海洋生產中起著至關重要的作用。抗拉鎧裝層作為柔性軟管的主要承載部件之一，一旦出現失效將對管道系統的完整性產生威脅。因此，明確各類缺陷對抗拉鎧裝層力學性能的影響機理，并研究抗拉鎧裝層力學行為規律具有重要的理論意義和工程實用價值。本文采用數值模擬方法，研究含缺陷非粘結柔性軟管抗拉鎧裝層的軸向壓縮性能，建立五層非粘結柔性軟管軸向壓縮有限元模型，分別...

新型12 MW半潛式浮式風機運動響應特性試驗研究————作者：郭嘉寧;劉明月;方智超;陳巍旻;潘徐杰;楊立軍;

摘要：可靠的試驗數據對于探索風浪流海洋環境條件中浮式風機系統的性能至關重要。本文展示了在海洋工程水池中開展的1∶70縮尺比模型試驗的結果，研究了12 MW新型半潛式浮式風機的運動性能。在試驗中改善設計了帶整流網的多扇葉大尺度造風系統，以提供穩定的試驗風場。試驗結果表明：風載荷主要產生靜態作用，由響應均值的變化體現；而波浪參數的增大以動態影響為主，通過響應標準差的變化體現；氣動阻尼效應主要表現在縱搖與縱蕩...

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