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Model Testing for Ship Hydroelasticity: A Review and Future Trends

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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2017年第6期22卷 641-650页

作者：焦甲龙任慧龙陈超核 School of Civil Engineering and Transportation South China University of Technology College of Shipbuilding Engineering Harbin Engineering University

Conducting model experiments is an effective and reliable way in the investigation of ship hydrodynamic and hydroelastic behaviors. A survey of model testing techniques for ship hydroelasticity and its prospect are presented in this paper. The research highlights with respect to ship hydroelasticity and key points in model testing are summarized at first. Then testing techniques including laboratory tank test and full-scale sea trial are reviewed, and both their advantages and disadvantages are analyzed comprehensively. Based on the conventional testing approaches, a state-of-the-art testing approach which includes performing tests using large-scale model at sea is proposed. Furthermore, recommendations towards the further development of ship hydroelasticity tests are forecasted and discussed.

关键词： ship hydroelasticity wave loads model testing sea trial large-scale model

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实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

舰船科学技术 2017年第5期39卷 1-5页

作者：韩春生郭京焦甲龙孙树政中国人民解放军92941部队哈尔滨工程大学船舶工程学院

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进... 详细信息

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能。分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望。

关键词：舰船试验技术船舶水动力学大尺度模型试验实际海浪

Slamming and Green Water Loads on Bow-Flare Ship in Regular Head Waves Investigated by Hydroelasticity Theory and Experiment

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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2019年第5期24卷 559-570页

作者：焦甲龙赵玉麟陈超核李晓晨 School of Civil Engineering and Transportation South China University of Technology

With the development of ships towards large scale, high speed and light weight, ship hydroelastic responses and slamming strength issues are becoming increasingly important. In this paper, a time-domain nonlinear hydroelasticity theory is developed to predict ship motion and load responses in harsh regular *** restoring force, wave excitation force and radiation force are calculated on the instantaneously wetted body surface to consider the nonlinear effects caused by large amplitude motions of ship in steep waves. A twodimensional(2 D) generalized Wagner model and a one-dimensional(1 D) dam-breaking model are used to estimate the impact loads caused by bow flare slamming and green water on deck, respectively;the impact loads are coupled with the hydroelastic equation in time-domain. Moreover, segmented model tests are carried out in a towing tank to investigate the wave and slamming loads acting on the hull sailing in harsh regular head waves and also validate the numerical results.

关键词： hydroelasticity theory wave load slamming load green water on deck segmented model test

一种水弹性试验船模U型龙骨梁的设计方法与工艺技术

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一种水弹性试验船模U型龙骨梁的设计方法与工艺技术

2021年船舶先进制造工艺技术学术交流会

作者：焦甲龙杨虎华南理工大学土木与交通学院上海船舶工艺研究所

分段模型试验可以准确模拟船体的弹性效应,是研究波浪载荷最真实有效的方法。模型龙骨梁模拟实船刚度分布的准确性对于模型试验能否模拟真实物理现象至关重要。详细介绍了国内外已有的龙骨梁模型,提出了更能反映甲板大开口船舶结构的槽... 详细信息

分段模型试验可以准确模拟船体的弹性效应,是研究波浪载荷最真实有效的方法。模型龙骨梁模拟实船刚度分布的准确性对于模型试验能否模拟真实物理现象至关重要。详细介绍了国内外已有的龙骨梁模型,提出了更能反映甲板大开口船舶结构的槽型龙骨梁模型。介绍了槽型龙骨梁的应力测量方法,并通过实验的方式证明了该方法的可行性。

关键词：分段模型试验波浪载荷水弹性龙骨梁 U型梁

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基于SPH的圆球入水砰击载荷数值模拟

基于SPH的圆球入水砰击载荷数值模拟

第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研...

作者：丁绱焦甲龙华南理工大学土木与交通学院

为了准确模拟海洋结构物入水过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象,采用基于SPH方法的开源代码对圆球入水过程中的砰击载荷及剧烈流动现象进行模拟分析。通过采用FreeCAD建立一个3D圆球与数值水池模型,模拟并求解圆球入水过程中的水... 详细信息

为了准确模拟海洋结构物入水过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象,采用基于SPH方法的开源代码对圆球入水过程中的砰击载荷及剧烈流动现象进行模拟分析。通过采用FreeCAD建立一个3D圆球与数值水池模型,模拟并求解圆球入水过程中的水动力学特性,并对其速度与砰击压力等典型结果进行监测分析。此外,还将SPH模拟的圆球入水的结果与基于CFD/RANS方法的OpenFOAM计算结果进行比较,以分析两种方法在模拟结构物入水的结果差异性。结果表明,两种方法所计算的砰击力较为一致,但是SPH方法能够更好地模拟圆球接触水时流体破碎与飞溅等特性。

关键词：结构物入水砰击载荷无网格方法 CFD SPH

基于CFD的二维与三维船体结构入水砰击载荷对比分析

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基于CFD的二维与三维船体结构入水砰击载荷对比分析

第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研...

作者：曹伟楠李晓晨焦甲龙华南理工大学土木与交通学院

入水砰击问题是涉及气-液-固三相介质耦合作用的强非线性现象,传统的势流理论方法无法对其进行准确计算,而CFD方法能较好地模拟砰击过程。本文采用RANS求解器模拟入水砰击过程中的流体运动,基于重叠网格技术与DFBI方法对S175船型2D横剖... 详细信息

入水砰击问题是涉及气-液-固三相介质耦合作用的强非线性现象,传统的势流理论方法无法对其进行准确计算,而CFD方法能较好地模拟砰击过程。本文采用RANS求解器模拟入水砰击过程中的流体运动,基于重叠网格技术与DFBI方法对S175船型2D横剖面和3D整船结构入水砰击过程进行模拟。结果表明:（1）随着入水速度增大,砰击载荷增大,自由液面抬升增大,砰击压力系数变化不大;（2）整船模型受力面积比剖面模型大,速度减小更快,因此测得的压力峰值比剖面模型结果偏小;（3）整船模型砰击压力系数结果比剖面模型大,但随着入水速度增大,两种模型的砰击压力系数之差减小,甚至出现反超。

关键词：入水问题砰击载荷计算流体动力学(CFD) S175船型重叠网格

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短峰不规则波中船舶耐波性CFD模拟研究

短峰不规则波中船舶耐波性CFD模拟研究

第三十一届全国水动力学研讨会

作者：黄松兴焦甲龙陈超核华南理工大学土木与交通学院

为了准确预报船舶在真实海况下的运动响应,本研究基于CFD方法和VOF技术建立了数值波浪水池,借助STAR-CCM+的Java宏命令功能并采用叠加波模型,基于速度边界造波法以ISSC谱和方向函数为目标谱模拟了短峰不规则波。此外,以S175集装箱船模... 详细信息

为了准确预报船舶在真实海况下的运动响应,本研究基于CFD方法和VOF技术建立了数值波浪水池,借助STAR-CCM+的Java宏命令功能并采用叠加波模型,基于速度边界造波法以ISSC谱和方向函数为目标谱模拟了短峰不规则波。此外,以S175集装箱船模型为研究对象,采用重叠网格技术模拟了船舶在波浪中的运动响应。研究结果表明,本研究采用的模拟方法能较好地造出短峰不规则波,由于短峰波的三维效应,船舶发生明显的横摇运动,方向函数的引入对于船舶运动有着显著的影响。

关键词：短峰波方向谱船舶耐波性船舶运动 CFD

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短峰不规则波的CFD数值模拟方法研究

短峰不规则波的CFD数值模拟方法研究

第三十一届全国水动力学研讨会

作者：焦甲龙黄松兴陈超核华南理工大学土木与交通学院

三维海浪的准确模拟是研究实际海浪中船舶与海洋结构物水动力性能的前提与必要条件。本研究采用CFD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... 详细信息

三维海浪的准确模拟是研究实际海浪中船舶与海洋结构物水动力性能的前提与必要条件。本研究采用CFD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,通过建立基于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。对典型工况下的短峰波模拟结果进行了分析,并模拟分析了不同方向函数下的短峰波。。

关键词：三维海浪短峰波方向谱 VOF波模型速度边界造波

基于水弹性理论的船舶波浪载荷极值预报与结构极限强度评估

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基于水弹性理论的船舶波浪载荷极值预报与结构极限强度评估

2019年船舶结构力学学术会议

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

本文基于时域水弹性理论及Smith简化方法建立了考虑砰击颤振影响的船体结构极限强度评估方法,并结合最新船级社指南中船体极限承载能力校核方法进行了某船型的算例分析。首先,在船舶时域水弹性微分方程中,考虑瞬时物面变化引起的入射波... 详细信息

本文基于时域水弹性理论及Smith简化方法建立了考虑砰击颤振影响的船体结构极限强度评估方法,并结合最新船级社指南中船体极限承载能力校核方法进行了某船型的算例分析。首先,在船舶时域水弹性微分方程中,考虑瞬时物面变化引起的入射波力和静水恢复力的非线性,而辐射力和绕射力仍在静态平均湿表面上进行线性计算,并基于动量冲击理论计算砰击载荷。进而,依据船舶在各短期工况下的时域水弹性响应预报结果,基于概率统计分析法确定其长期极值设计载荷。最后,采用逐步破坏法对船舯剖面的极限承载能力进行评估,并基于考虑颤振效应的船体梁强度校核公式对其极限强度进行评估。

关键词：超大型船舶水弹性波浪载荷砰击颤振长短期预报极限强度