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水下多缆多体拖曳系统运动建模与模拟计算

上海交通大学学报 2020年第5期54卷 441-450页

作者：王飞丁伟邓德衡吴小峰上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 武汉第二船舶设计研究所武汉430064 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

针对水下多缆(阵列)多体拖曳系统,给出了其动力学数学模型及其对应的数值求解方案,用以预报分析其在各种情况下的运动响应特性.模型由3部分组成:基于集中质量法给出了拖缆的运动控制方程;水下工作拖体因其为系统的关键部件而采用潜艇6... 详细信息

针对水下多缆(阵列)多体拖曳系统,给出了其动力学数学模型及其对应的数值求解方案,用以预报分析其在各种情况下的运动响应特性.模型由3部分组成:基于集中质量法给出了拖缆的运动控制方程;水下工作拖体因其为系统的关键部件而采用潜艇6自由度运动控制方程进行精确描述;而系统中另一个小型拖曳体因其尺度相对很小则简化为质量点融入拖缆的控制方程中.通过建立拖缆和拖体耦合边界条件将其耦合成一个整体,并采用4阶龙格库塔方法进行积分求解.最后针对4缆2拖曳体系统展开数值计算,研究了系统在不同情况下的运动响应特性,给出了一些规律性结论.

关键词：水下拖缆集中质量法拖曳系统数值计算

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水下双阵列拖曳系统缆破断情况下的运动响应

上海交通大学学报 2020年第2期54卷 211-220页

作者：王飞涂卫民邓德衡吴小峰上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 武汉第二船舶设计研究所武汉430064 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

为分析水下双阵列拖曳系统在阵列缆(拖缆)破断时及破断后的运动响应,展开数学建模与数值模拟计算,探讨其在破断情况下的运动及动力响应特性.给出了系统的动力学数学模型、数值求解方案以及缆破断处理方法,其中拖缆采用集中质量法进行建... 详细信息

为分析水下双阵列拖曳系统在阵列缆(拖缆)破断时及破断后的运动响应,展开数学建模与数值模拟计算,探讨其在破断情况下的运动及动力响应特性.给出了系统的动力学数学模型、数值求解方案以及缆破断处理方法,其中拖缆采用集中质量法进行建模,而水下拖体因其为关键部件而采用6自由度方程进行描述,通过建立耦合边界条件形成整个系统的运动控制方程组,采用4阶龙格库塔方法进行积分求解.最后展开数值模拟计算,详细分析了系统在不同情况下破断的运动响应特性,包括破断时的瞬态响应和破断的后期响应,给出了一些有意义的结论.结果显示,高速时阵列缆大长度破断后系统可能会跳出水面,回转时破断可能会发生阵列缆碰撞缠绕现象.

关键词：水下拖缆数值模拟拖曳系统破断响应

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波浪中船舶操纵横摇预报及舵效影响分析

中国造船 2015年第A01期56卷 146-154页

作者：朱冬健马宁顾解忡邓德衡上海船舶研究设计院上海201203 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式,论文对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证;其波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行... 详细信息

基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式,论文对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证;其波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。在验证模型准确性后,对船舶在不同舵速、浪向角下的操纵运动进行时域模拟,比较了舵速和遭遇浪向对船舶舵效的影响,分析了浪向、波频对船舶操纵和回转时横摇的影响。

关键词：波浪中操纵性 MMG模型自航模试验舵效

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智能船舶的反应型避碰规划

船舶工程 2020年第9期42卷 115-121页

作者：邓乃铭许劲松邓德衡上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

对于多船会遇场景而言,在反应型避碰规划中考虑操船者意图具有明显的优越性,可在紧迫局面下更合理地执行《1972年国际海上避碰规则》(即COLREGs)的背离规则。对此,提出一种基于隐马尔可夫模型的操船意图预报方法,将生成的目标船意图预... 详细信息

对于多船会遇场景而言,在反应型避碰规划中考虑操船者意图具有明显的优越性,可在紧迫局面下更合理地执行《1972年国际海上避碰规则》(即COLREGs)的背离规则。对此,提出一种基于隐马尔可夫模型的操船意图预报方法,将生成的目标船意图预报结果与经典速度障碍法相融合,产生更合理的碰撞危险评估结果,据此建立的反应型避碰规划算法比经典速度障碍法更安全。依托案例三体船成功完成的自主避碰试验,验证了所提改进算法的有效性、可靠性和实时性,对智能船舶自主避碰系统的深化研究具有借鉴意义。

关键词：智能船舶反应型避碰规划多船会遇场景操船意图预报碰撞危险评估

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基于约束模型试验的无人帆船速度预报

船舶工程 2020年第7期42卷 138-143页

作者：廖珂邓德衡许劲松上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与海洋开发装备协同创新中心上海200240

小型无人帆船在海洋观测领域具有广阔的应用前景,而速度极曲线图是无人帆船设计和应用的重要基础。针对一条小型无人帆船的风帆选型问题,采用约束模型试验方法建立四自由度动力学方程,并借助静态速度预报程序(VPP)得到完整的速度极曲线... 详细信息

小型无人帆船在海洋观测领域具有广阔的应用前景,而速度极曲线图是无人帆船设计和应用的重要基础。针对一条小型无人帆船的风帆选型问题,采用约束模型试验方法建立四自由度动力学方程,并借助静态速度预报程序(VPP)得到完整的速度极曲线图。基于不同方案的速度极曲线对比,实现风帆选型的设计目标。该研究可为小型无人帆船的速度预报提供适用的技术手段,为小型无人帆船的设计评估和设计优化提供借鉴。

关键词：无人帆船速度极曲线图约束模型试验速度预报程序

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波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

中国舰船研究 2015年第1期10卷 76-82,96页

作者：朱冬健马宁顾解忡邓德衡上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 海洋工程国家重点实验室上海200240

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船... 详细信息

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。

关键词：操纵性自航模试验 MMG模型统一理论时域模拟

基于自由自航数据的无人帆船动力学模型系统辨识

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船舶工程 2023年第2期45卷 85-89,122页

作者：陈宇航邓德衡许劲松上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

基于一艘无人帆船的自由自航实测数据,采用贝叶斯回归方法辨识得到帆船四自由度动力学模型,并通过静态速度预报算法获得该帆船的速度极曲线图。通过将系统辨识结果与约束模型水池试验结果进行对比,验证该系统辨识方法具有足够的准确性,... 详细信息

基于一艘无人帆船的自由自航实测数据,采用贝叶斯回归方法辨识得到帆船四自由度动力学模型,并通过静态速度预报算法获得该帆船的速度极曲线图。通过将系统辨识结果与约束模型水池试验结果进行对比,验证该系统辨识方法具有足够的准确性,是构建小型无人帆船动力学模型的一种合理方法。

关键词：无人帆船四自由度动力学模型系统辨识贝叶斯回归

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基于体积力法的船舶回转运动水动力数值研究

中国舰船研究 2013年第4期8卷 12-19页

作者：吴召华陈作钢代燚邓德衡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200030

船舶的回转性能是船舶操纵性能的一个重要方面,准确预报船舶回转运动时的水动力对于船舶的安全操纵设计具有重大意义。对照试验数据,应用计算流体动力学(CFD)方法,基于商用软件FLUENT数值求解RANS方程,采用定常旋转坐标系,运用一种便捷... 详细信息

船舶的回转性能是船舶操纵性能的一个重要方面,准确预报船舶回转运动时的水动力对于船舶的安全操纵设计具有重大意义。对照试验数据,应用计算流体动力学(CFD)方法,基于商用软件FLUENT数值求解RANS方程,采用定常旋转坐标系,运用一种便捷的描述型体积力模型代替实体螺旋桨的作用,预报船舶做单平面定常回转运动时的受力和力矩。计算结果与理论值吻合较好,研究表明应用本文所采取的体积力法数值研究船舶定常回转运动是高效、可行的。

关键词：计算流体动力学旋转坐标系描述形体积力模型定常回转运动

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仿生功能膜处理染料废水的研究

工业水处理 2020年第7期40卷 51-55页

作者：莫嘉豪梁文钟周伟坚邓德珩潘文锐黄乔炜广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 生态环境部华南环境科学研究所广东广州510655 广州华科环保工程有限公司广东广州510655

以超滤膜为基底,碳纳米管、漆酶为添加剂,采用物理吸附和混合过滤方法,制备仿生功能膜(BFM)。结果表明,采用20 g/m2CNT和74.6 g/m2漆酶制备的BFM,在转速100 r/min和跨膜压差(TMP)0.1 MPa的运行条件下,具有最佳吸附、过滤及酶促降解特性... 详细信息

以超滤膜为基底,碳纳米管、漆酶为添加剂,采用物理吸附和混合过滤方法,制备仿生功能膜(BFM)。结果表明,采用20 g/m2CNT和74.6 g/m2漆酶制备的BFM,在转速100 r/min和跨膜压差(TMP)0.1 MPa的运行条件下,具有最佳吸附、过滤及酶促降解特性,染料平均去除率高达94%;通过扫描电镜观察,BFM具有稳定均匀的多孔结构和高抗污能力。本研究表明,BFM是一种具有应用潜力的水处理功能化膜材料。

关键词：吸附功能膜仿生功能膜碳纳米管漆酶染料