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液舱晃荡与浮体运动耦合的二维与三维SPH模拟影响研究

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中国造船 2023年第1期64卷 180-191页

作者：丁绱焦甲龙赵明明华南理工大学土木与交通学院广州510641

采用DualSPHysics开源代码对矩形液舱晃荡过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象进行了模拟,通过检验与验证分析证明了论文SPH求解器的准确性,并对不同方法的模拟结果进行了基准性研究。通过对菱形液舱内晃荡流动的模拟,研究了不同装... 详细信息

采用DualSPHysics开源代码对矩形液舱晃荡过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象进行了模拟,通过检验与验证分析证明了论文SPH求解器的准确性,并对不同方法的模拟结果进行了基准性研究。通过对菱形液舱内晃荡流动的模拟,研究了不同装载高度工况下二维与三维模拟对于舱壁砰击压力和晃荡流动的影响。最后针对载液浮箱在波浪中运动的内外域流动耦合问题进行模拟,分析了浮体运动和液舱晃荡二维与三维模拟结果的差异。研究表明,三维模拟中由于流场存在沿液舱宽度方向的运动分量,使得二维与三维液舱晃荡结果存在一定的差异,且低载液率工况的结果差异更大。

关键词：液舱晃荡浮体运动维度效应冲击压力光滑粒子流体动力学

海洋结构物腐蚀损伤及腐蚀疲劳评估方法研究综述

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船舶力学 2023年第9期27卷 1413-1429页

作者：陈超核杨跃富李平焦甲龙华南理工大学土木与交通学院广州510641

腐蚀损伤及腐蚀疲劳对海洋结构物的服役安全构成严重威胁,也是导致结构破坏及失效的主要因素。全面和准确评估海洋结构物的腐蚀及腐蚀疲劳一直是海洋工程领域的重要课题。由于该问题的复杂性,在当前的评估及研究方法中还存在着一些不足... 详细信息

腐蚀损伤及腐蚀疲劳对海洋结构物的服役安全构成严重威胁,也是导致结构破坏及失效的主要因素。全面和准确评估海洋结构物的腐蚀及腐蚀疲劳一直是海洋工程领域的重要课题。由于该问题的复杂性,在当前的评估及研究方法中还存在着一些不足。本文从海洋结构物及材料的腐蚀损伤研究、腐蚀疲劳理论研究及试验研究三个方面出发,对国内外的相关研究现状进行梳理和分析,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。

关键词：海洋结构物腐蚀损伤腐蚀疲劳理论研究试验研究

长峰与短峰不规则波对船舶运动与波浪载荷的影响分析

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中国舰船研究 2023年第1期18卷 107-115页

作者：焦甲龙张皓陈远明孙树政华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 中国核动力研究设计院四川成都610200 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

[目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船... 详细信息

[目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船舶运动与载荷响应的短期及长期统计值,并分析短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应的影响。随后,基于水池模型试验和大尺度模型海上试验,对比验证长峰与短峰不规则波中船舶运动与载荷短期响应谱及概率统计值的差异性。[结果]结果显示,在同等级海况下迎浪航行时,长峰波会夸大船舶的载荷响应统计均值,而低估真实海浪下的极值载荷;二维长峰波中的船舶运动及加速度能量集中在某一频率附近。[结论]船舶在真实三维海浪中的运动与载荷响应与二维长峰波中的响应存在显著差异,短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应有着显著影响。

关键词：短峰不规则波方向函数船舶耐波性波浪载荷运动与载荷响应

穿浪单体船型水动力性能的CFD数值模拟研究

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中国造船 2021年第2期62卷 154-166页

作者：焦甲龙黄松兴华南理工大学土木与交通学院广州510641

为了研发低阻、高耐波性新船型,以某圆舭船型为参考船型,设计了穿浪内倾深V型主船体,并设计了半潜艏和水滴形球鼻艏两种形式的艏部附体。基于CFD数值模拟分析不同主船体和艏部附体对于船舶横摇稳定性、静水阻力和耐波性的影响。通过水... 详细信息

为了研发低阻、高耐波性新船型,以某圆舭船型为参考船型,设计了穿浪内倾深V型主船体,并设计了半潜艏和水滴形球鼻艏两种形式的艏部附体。基于CFD数值模拟分析不同主船体和艏部附体对于船舶横摇稳定性、静水阻力和耐波性的影响。通过水池模型试验进一步研究不同船型的耐波性,并验证了CFD数值方法的准确性。研究表明,深V船型的横摇和纵摇稳定性优于圆舭船型,且在高航速时深V船型的静水阻力性能也优于圆舭船型。在高航速下,水滴形球艏有利于减小深V船型的兴波阻力和波浪增阻,而半潜艏对于提高船舶纵向稳定性具有更加显著的效果。

关键词：单体复合船穿浪型艏静水阻力耐波性计算流体动力学

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基于RANS的短峰波中船舶耐波性预报

中国造船 2020年第S2期61卷 152-157页

作者：焦甲龙黄松兴陈超核华南理工大学土木与交通学院广州510641

三维海浪的准确模拟是研究实际海浪中船舶水动力性能的必需条件.论文应用基于CFD的RANS方法针对短峰不规则波进行数值模拟仿真与分析.通过STAR-CCM+软件建立方形数值水池,借助Java宏命令将短峰波目标方向谱分解成不同频率、不同方向、... 详细信息

三维海浪的准确模拟是研究实际海浪中船舶水动力性能的必需条件.论文应用基于CFD的RANS方法针对短峰不规则波进行数值模拟仿真与分析.通过STAR-CCM+软件建立方形数值水池,借助Java宏命令将短峰波目标方向谱分解成不同频率、不同方向、不同波幅且相位随机的规则子波;建立基于VOF的叠加波模型并运行宏命令,以完成规则子波参数的分配.最后,对典型工况短峰波下的船舶运动响应进行了模拟仿真与分析.

关键词：三维海浪短峰波方向谱 VOF波模型耐波性

方形波浪中船舶运动特性的CFD数值模拟研究

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中国造船 2020年第3期61卷 140-151页

作者：焦甲龙黄松兴童晓旺华南理工大学土木与交通学院广州510641 江南造船(集团)有限责任公司上海201913

当两种不同方向的风生成的波浪或涌浪传播到某一海区时,会出现大范围的方形波浪现象,对过往船舶的6自由度运动有很大的影响。论文基于CFD方法研究方形波浪中S175型船的运动。并基于动量源项和强迫波力技术建立了方形波浪的数值造波与消... 详细信息

当两种不同方向的风生成的波浪或涌浪传播到某一海区时,会出现大范围的方形波浪现象,对过往船舶的6自由度运动有很大的影响。论文基于CFD方法研究方形波浪中S175型船的运动。并基于动量源项和强迫波力技术建立了方形波浪的数值造波与消波方法。然后,基于重叠网格和VOF技术建立方形波浪中船舶运动的预报方法。分析了不同方形波浪参数对船舶运动性能的影响,为船舶遭遇方形波浪时的安全航行提供建议。

关键词：方形波浪多向波耐波性计算流体动力学

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船舶在斜浪规则波中的载荷响应分析

上海交通大学学报 2016年第3期50卷 407-412页

作者：焦甲龙任慧龙于海成哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

为了研究大型船舶在斜浪中的水弹性效应及波浪载荷特征,选取矩形管状和圆形管状的组合梁作为分段模型载荷试验的龙骨梁,并合理设计组合管状龙骨梁,以保证模型垂向弯曲刚度和扭转刚度的纵向分布与实船相似.通过对分段模型在拖曳水池中不... 详细信息

为了研究大型船舶在斜浪中的水弹性效应及波浪载荷特征,选取矩形管状和圆形管状的组合梁作为分段模型载荷试验的龙骨梁,并合理设计组合管状龙骨梁,以保证模型垂向弯曲刚度和扭转刚度的纵向分布与实船相似.通过对分段模型在拖曳水池中不同航速、航向和海况下的规则波试验结果分析表明,分段模型能够较好地模拟船体弹性效应.同时,基于三维非线性水弹性理论对船舶在典型工况下的载荷响应进行了数值预测,与试验结果的对比表明,所用数值方法可以准确地计算大型船舶的波浪载荷.

关键词：波浪载荷试验龙骨梁模型分段模型试验水弹性理论

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方形波浪中船舶运动特性及安全航行策略

浙江大学学报（工学版） 2021年第8期55卷 1473-1481页

作者：黄松兴焦甲龙陈超核华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

为了研究船舶在多向波与单向波中运动响应的差异性,基于计算流体动力学(CFD)方法和流体体积法(VOF)造波技术建立方形波浪的数值模拟方法.采用动量源方法和强迫波力进行波浪叠加模拟方形波浪,采用重叠网格技术和动态流体物体相互作用(DF... 详细信息

为了研究船舶在多向波与单向波中运动响应的差异性,基于计算流体动力学(CFD)方法和流体体积法(VOF)造波技术建立方形波浪的数值模拟方法.采用动量源方法和强迫波力进行波浪叠加模拟方形波浪,采用重叠网格技术和动态流体物体相互作用(DFBI)模块研究S175船型在不同参数方形波浪中的运动响应,并将船舶在双向波浪和单向波浪中的运动响应进行对比分析,探究船舶在方形波浪场中不同航线下的运动特性.研究表明,在大部分工况下,方形波浪中的船舶运动响应及甲板上浪较单向波浪中的大幅增加,其中船舶在方形波浪中出现明显的横摇运动,但合理选择航行路线可以使得船体运动及甲板上浪显著降低,从而提高船舶在方形波浪中的航行安全性,为船舶遭遇方形波浪时的安全航行提供建议.

关键词：方形波浪耐波性大幅运动甲板上浪计算流体动力学(CFD)

短峰波中船舶运动与波浪载荷的频域水弹性理论与试验研究

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船舶力学 2020年第4期24卷 427-438页

作者：焦甲龙陈超核任慧龙华南理工大学土木与交通学院广州510641 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的... 详细信息

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的方向扩散特性是影响船舶运动与载荷响应的重要因素之一。为了研究短峰波中船舶运动与载荷响应特性及其与长峰波中响应的差异性,本文首先基于三维水弹性理论计算船舶在规则波中的频域响应,然后基于二维谱分析法将其扩展至短峰不规则波中船舶运动与载荷响应预报,进而分析短峰波方向扩散函数对于船舶运动与载荷响应的影响,最后基于实际海浪环境下大尺度模型水弹性试验数据验证理论计算结果。

关键词：短峰波实际海浪方向函数耐波性波浪载荷水弹性