【摘 要】
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[目的]针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题,提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法.[方法]基于Navier-Stokes方程和流体体积(VOF)方法进行五阶Stokes波数值模拟,通过对一维波动方程的离散形式进行分析,研究几个重要参数对造波效果的影响.最后,应用所提参数设计方法对KCS船型在迎浪中的阻力和运动响应进行三维数值计算,并与模型实验结果进行比较.[结果]结果表明,将内迭代次数、网格分辨率、库朗数等参数按照一定规则设置,20个波周期内的波幅误差约5％,40个波周期
【机 构】
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上海交通大学 海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;上海交通大学 海洋工程国家重点实验室,上海 200240;高新船舶与深海开发装备协同
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[目的]针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题,提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法.[方法]基于Navier-Stokes方程和流体体积(VOF)方法进行五阶Stokes波数值模拟,通过对一维波动方程的离散形式进行分析,研究几个重要参数对造波效果的影响.最后,应用所提参数设计方法对KCS船型在迎浪中的阻力和运动响应进行三维数值计算,并与模型实验结果进行比较.[结果]结果表明,将内迭代次数、网格分辨率、库朗数等参数按照一定规则设置,20个波周期内的波幅误差约5％,40个波周期的约10％.对KCS船型进行的三维数值计算结果与模型实验结果相比误差约10％.[结论]经此研究,验证了所提方法的可行性.
其他文献
[目的]研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据.[方法]基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析.采用六面体结构化网格对计算域进行离散,采用Realizable k-ε 两层湍流模型对控制方程进行封闭,离散格式为二阶.压力?速度耦合计算选用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)
[目的]复合材料螺旋桨的弯扭耦合变形程度反映了桨叶的刚度特性,而桨叶刚度特性又与其水动力性能存在一定的相关性,将从刚度的角度对复合材料螺旋桨的纤维铺层进行优化设计.[方法]首先,以DTMB 4383复合材料螺旋桨为研究对象,基于复合材料螺旋桨流固耦合自迭代算法,构建桨叶弯扭刚度数值计算方法;然后,分别在桨叶铺设单向碳纤维布或正交碳纤维布这2种情况下,对不同铺层方案桨叶的弯扭刚度进行数值计算,并研究桨叶的弯扭刚度特性以及其与水动力性能之间的对应规律.[结果]数值计算结果表明,复合材料螺旋桨单桨叶推力系数及其
[目的]为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能,减小航向误差,研究一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)的船舶航向滑模控制方法.[方法]首先,采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响,利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计,然后通过估计出的漂角及时修正航向误差.为简化控制器设计,艏摇方向上的外部扰动和内部不确定项由观测器同时估计,并在控制器设计中进行补偿.选取含积分项的滑模面,结合FTESO设计滑模控制律,并考虑输入饱和约束,最终通过李雅普诺夫理论证明控制系统的稳定性.[结果]仿真结果显示,所研究的
[目的]为了设计造价合理、性能高效的系泊系统,研究不同系泊系统对波能发电装置(WEC)的能量摄取(PTO)能力和定位性能的影响.[方法]选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象,采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统,一类采用锚链,另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆.通过对这两类系泊系统进行时域分析计算,获得WEC位移响应以及PTO装置响应和系缆张力响应.[结果]结果表明:系泊系统对浮子位移响应的影响很小,但对Spar式底板的影响明显;对于针对线性阻尼型WEC,系泊系统对PTO
[目的]旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题.[方法]通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法,产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流,然后将此种方法与模拟相结合,获得泵喷推进器非定常力的宽带谱.[结果]结果显示,所采用的计算方法能够获得泵喷推进器导管、定子和转子合理的非定常力宽带谱;泵喷推进器非定常力宽带谱由叶频及倍频处“驼峰”、定子叶频及相邻定子数倍轴频处特征线谱组成,随着叠加叶片数量的增加,力谱中的“驼峰”变得更加明显,特征线谱峰值呈周期性变化,并在叶片数为转子数时达到最小;由于前置
[目的]旨在研究不同肋骨的许用应力对圆柱壳结构设计的影响.[方法]采用全因子试验设计和信息熵方法,建立基于综合裕度的环肋圆柱壳多目标优化模型,并利用宽容度排序法对建立的多目标优化模型进行优化求解,以及通过改变肋骨许用应力安全系数,分析肋骨许用应力对圆柱壳各属性均匀度的影响.[结果]结果表明,圆柱壳肋骨应力为主要设计约束,当肋骨许用应力安全系数为0.675时,圆柱壳各属性裕度较均匀,约15％,此时结构重量也相对较小.[结论]因此,适当放宽肋骨许用应力可以解决肋骨应力为结构设计主要约束问题,使最优解的各属性裕
[目的]为了探索船用堆安全壳整体和局部泄漏率水平,明确安全壳密封性试验验收准则标准,并开展安全壳周围舱室的气载放射性物质浓度分析.[方法]基于陆上核电站安全壳密封性试验标准,根据“标准分析?提出指标?验证指标”的总体思路,开展浮动核电站泄漏率指标分配、泄漏率计算和可行性分析研究.[结果]结果表明,设计基准事故工况下,浮动核电站安全壳整体泄漏率应控制在3‰/24 h左右,B类和C类贯穿件泄漏率分配分别占整体泄漏率的10％和50％;在试验工况下,安全壳整体泄漏率考虑25％的设计余量.[结论]泄漏率数值分析计算
[目的]潜艇外壳表面敷设的水下吸声覆盖层在高静水压力作用挤压后的形状、材料参数都会发生改变,使吸声性能受到较大影响,故研究此影响对于潜艇声隐身性具有重要意义.[方法]考虑空腔内压力对静压下覆盖层形变的作用及吸声性能的影响,基于轴对称有限元仿真,计算含圆柱形空腔水下吸声覆盖层的单胞变形;将形变量导入吸声覆盖层的一维理论模型,得到覆盖层的理论吸声系数曲线;利用形变后的几何模型开展声?固耦合对比分析,验证理论解析与数值仿真两种方法求解吸声系数的有效性.[结果]结果表明,不考虑材料参数变化,在静压下吸声覆盖层发生
2020年一场突如其来的“新冠”疫情似乎给全世界的很多活动和交流按下了暂停键,每年举办一次的智能交通(ITS)世界大会也不例外,原定2020年10月举办的第27届智能交通世界大会(以下称“第27届ITS世界大会”)也停办了.
[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并将结果进行对比得出各设计参数对整体推进系统的影响;然后,对船舶推进系统的设计过程进行分析,以航行成本和推进系统效率为目标函数,以螺旋桨设计参数、主机功率、船舶上水航速和下水航速为变量,建立数