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基于2D+t势流方法的滑行艇静水姿态预报研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 71-75页

作者：邵文勃马山张益凡哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了预报滑行艇在静水中的运动姿态及垂向力分布情况,采用2D+t势流方法,将滑行艇直航问题转化为二维剖面入水砰击问题,建立滑行艇静水运动姿态的时域预报模型.对滑行艇剖面入水砰击载荷采用MLM(改进Logvinovich模型)砰击模型进行计算,... 详细信息

为了预报滑行艇在静水中的运动姿态及垂向力分布情况,采用2D+t势流方法,将滑行艇直航问题转化为二维剖面入水砰击问题,建立滑行艇静水运动姿态的时域预报模型.对滑行艇剖面入水砰击载荷采用MLM(改进Logvinovich模型)砰击模型进行计算,并针对2D+t理论对滑行艇静压力及首尾部水动力三维效应预报的不足之处进行了改进.针对滑行艇约束模,改进2D+t方法得到的垂向力沿船长方向分布情况能够与三维黏流CFD(计算流体力学)结果符合较好;针对自由模,改进2D+t方法得到的运动姿态能够与模型试验结果符合较好,证明了改进2D+t方法对滑行艇在静水中的水动力问题具有较好的预报精度.

关键词：滑行艇 2D+t方法 MLM砰击模型静水姿态势流理论

考虑间隙水体阻尼修正的过驳双船系统动力响应研究

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船舶力学 2024年第6期28卷 856-865页

作者：刘利琴刘依伦王岭郭颖孟春蕾天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津航海仪器研究所天津300131

利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:... 详细信息

利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:双船各自由度的运动响应以及各系缆护舷的受力,在不计及粘性修正时的计算结果皆高于修正后的结果,因而考虑流体粘性的修正是非常必要的。

关键词：过驳系统粘性修正时域分析势流理论

基于势流理论的跨海桥箱梁斜向波浪荷载作用研究

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桥梁建设 2022年第3期52卷 90-97页

作者：魏魁张彤黄博桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司湖北武汉430205 重庆交通大学重庆400074

为分析斜向波浪对跨海桥箱梁的影响,提出斜向波浪作用下跨海桥箱梁所受波浪荷载的理论计算方法。该方法基于势流理论建立斜向波浪-桥梁作用的数学模型,利用特征展开匹配法及伯努利原理计算箱梁所受的斜向波浪荷载。以平潭海峡公铁大桥... 详细信息

为分析斜向波浪对跨海桥箱梁的影响,提出斜向波浪作用下跨海桥箱梁所受波浪荷载的理论计算方法。该方法基于势流理论建立斜向波浪-桥梁作用的数学模型,利用特征展开匹配法及伯努利原理计算箱梁所受的斜向波浪荷载。以平潭海峡公铁大桥为背景,对比分析淹没状态下箱梁的无量纲波浪荷载理论计算值与水槽试验值,验证所提出理论计算方法的准确性,分析波浪入射角和结构几何特征参数对斜向波浪荷载的影响规律。结果表明:所提出的跨海桥箱梁斜向波浪荷载计算方法准确、高效;波浪入射角对箱梁所受波浪荷载有显著影响,由长周期波浪引起的垂直波浪荷载对入射角的变化更为敏感;在斜向波浪作用下,结构的几何特征对箱梁所受水平方向波浪荷载的影响更为显著。在跨海桥箱梁设计时,建议考虑结构尺寸与斜向波浪入射角对波浪荷载的影响,通过结构优化与合理的桥位布置来降低波浪荷载对桥梁上部结构的影响。

关键词：跨海桥梁箱形梁斜向波浪波浪荷载波浪入射角结构几何特征势流理论

考虑连接刚度及长度影响的系泊-双浮箱水动力响应特性研究

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中国舰船研究 2024年

作者：张正远王冲柴威李春宝武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室

【目的】铰接多浮体结构不仅受到波浪激励力的作用，还会受到连接力、系泊力、浮体间的绕射力等非线性载荷的共同作用，准确预测浮体的运动特性十分重要。【方法】基于水动力分析软件AQWA，建立了系泊及铰接连接状态下的多浮体运动数值... 详细信息

【目的】铰接多浮体结构不仅受到波浪激励力的作用，还会受到连接力、系泊力、浮体间的绕射力等非线性载荷的共同作用，准确预测浮体的运动特性十分重要。【方法】基于水动力分析软件AQWA，建立了系泊及铰接连接状态下的多浮体运动数值模型，开展了针对系泊单浮箱试验的对比研究，验证了数值模型的可靠性，探索了波浪载荷下的双浮箱系统运动响应特性和系泊张力特性，总结并分析了铰接多浮体系统的运动规律。【结果】研究表明，连接件长度过小时，双浮箱之间的水动力干扰剧烈，浮箱纵摇运动、横摇运动均随着连接件刚度的增加逐渐减小，且系泊张力的变化规律与浮箱运动响应相反。【结论】系泊及铰接多浮体结构运动规律的发现可为海洋环境下多浮体结构的连接件设计提供参考。

关键词：铰接多浮体势流理论连接件刚度链接长度水动力响应

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基于势流理论的KCS集装箱船参数横摇分析

船舶工程 2022年第5期44卷 53-58,74页

作者：张伟刘亚东郑光耀陈超汤煜荧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

参数横摇是第二代完整稳性五种失效模式之一,一直是船舶稳性研究的热点。通过数值计算与试验对比,验证了基于三维势流理论的KCS集装箱船规则波中运动响应模拟方法的可靠性。然后对目标船在规则波中不同初始横摇角、航速、波长和波陡情... 详细信息

参数横摇是第二代完整稳性五种失效模式之一,一直是船舶稳性研究的热点。通过数值计算与试验对比,验证了基于三维势流理论的KCS集装箱船规则波中运动响应模拟方法的可靠性。然后对目标船在规则波中不同初始横摇角、航速、波长和波陡情况下的横摇运动响应进行研究。结果表明:初始横摇角的大小不影响船舶发生参数横摇时的横摇幅值,但影响发生参数横摇现象的速度;随着航速的增加,横摇阻尼迅速增大,发生参数横摇的临界波陡也在增大,且随着波陡的继续增加,横摇幅值会有略微下降的趋势。

关键词：参数横摇横摇阻尼规则波势流理论

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波浪能装置输出功率的模拟计算研究

大学物理实验 2024年第2期37卷 83-88页

作者：徐瑞杰覃昕赵昌浩邢岩南京邮电大学理学院江苏南京210023 南京邮电大学通信与工程学院江苏南京210023

基于势流理论建立了单个振荡浮子式波浪能发电装置的垂荡运动模型,并采用MATLAB中的Runge-Kutta算法求解了运动方程组的数值解。通过数值积分的方法,系统研究了不同波浪频率和阻尼器阻尼系数下的装置平均发电功率。研究结果显示,在规则... 详细信息

基于势流理论建立了单个振荡浮子式波浪能发电装置的垂荡运动模型,并采用MATLAB中的Runge-Kutta算法求解了运动方程组的数值解。通过数值积分的方法,系统研究了不同波浪频率和阻尼器阻尼系数下的装置平均发电功率。研究结果显示,在规则线性微幅波的作用下,浮子与振子做小幅度的周期往复运动,存在相对运动可驱动阻尼器做功,实现能量转化和输出的功能。同时,研究发现波浪频率和阻尼器阻尼系数对装置的发电功率有很大的影响。当波浪振幅为1米、频率为1.4 s^(-1)至2.2 s^(-1)的范围内,单个振荡浮子式波浪能发电装置的平均输出功率在20 W到300 W之间变化。模拟计算研究结果对波浪能发电装置的性能优化和调控具有重要的指导意义。

关键词：振荡数值模拟势流理论

非线性波浪与结构物相互作用的时域势流数值计算模型

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中国水运(下半月) 2024年第6期 56-58页

作者：盛皓倪郎宋志伟中交上海航道勘察设计研究院有限公司中交上海航道局有限公司江苏科技大学船舶与海洋工程学院

基于完全非线性势流理论，利用有限元空间离散方法，并采用四阶龙格库塔法进行时间步进，在时域内建立了一套完全非线性势流数值计算分析模型。不同于传统的线性频域数值模型，文中建立的数值模型可同时考虑波浪的非线性以及波浪与结构... 详细信息

基于完全非线性势流理论，利用有限元空间离散方法，并采用四阶龙格库塔法进行时间步进，在时域内建立了一套完全非线性势流数值计算分析模型。不同于传统的线性频域数值模型，文中建立的数值模型可同时考虑波浪的非线性以及波浪与结构物相互作用的瞬态性特征。为了准确跟踪瞬时自由表面的运动边界，在任意拉格朗日-欧拉框架下，结合边弹簧动网格技术，来实时更新流体计算域，并引入松弛区域法来实现波浪水槽的造波和消波功能。针对非线性波浪的传播、非线性波浪与水下结构物相互作用等物理问题开展了数值计算，结果表明该模型具有良好的稳定性和准确性，可以为非线性波浪与结构物相互作用的时域分析提供稳定的计算分析工具。

关键词：势流理论非线性有限元动网格

基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究

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物理学报 2018年第22期67卷 307-322页

作者：宋武超魏英杰路丽睿王聪卢佳兴哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

两回转体并联入水过程中,双空泡在空间上相互干扰,使得单个入水空泡呈现非对称特性.本文基于势流理论,在现有二维轴对称入水空泡计算模型的基础上,对空泡干涉区域的三维流动进行简化,将相对流动对空泡发展的约束简化为约束势,分析了两... 详细信息

两回转体并联入水过程中,双空泡在空间上相互干扰,使得单个入水空泡呈现非对称特性.本文基于势流理论,在现有二维轴对称入水空泡计算模型的基础上,对空泡干涉区域的三维流动进行简化,将相对流动对空泡发展的约束简化为约束势,分析了两回转体轴线内外两侧的空泡形态变化;基于非线性假设,引入影响函数,给出了空泡在三维空间演化的计算模型,并分析了同步并联入水过程空泡的三维演化特性.结果表明:回转体入水过程流场速度势可以看作由一个随回转体运动的点源和位于空泡轴线处的线源叠加产生;在并联入水过程中,双空泡演化在空间呈镜面对称,空泡间的相互扰动可以通过引入有势壁面进行分析;并联入水空泡半径随极角的变化与空泡截面所处深度有关,在靠近闭合点附近的抑制演化区空泡截面半径随极角的增大而逐渐减小,远离闭合点处的抑制演化区空泡截面半径随极角的增大而增大,空泡加权半径规律相反.

关键词：势流理论并联入水非对称入水空泡空泡演化模型

基于去奇异边界元法的双箱型防波堤消波特性研究

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第3期48卷 502-507,514页

作者：杨烜赫吴静萍武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

基于Bragg反射共振采用双箱型水面防波堤加强波浪反射,提高消波性能.应用势流理论的去奇异边界元法,数值计算规则波浪与水面的箱型结构物的相互作用,计算了透射系数和反射系数,讨论了箱型结构物在两种间距下改变模型尺度对消波性能的影... 详细信息

基于Bragg反射共振采用双箱型水面防波堤加强波浪反射,提高消波性能.应用势流理论的去奇异边界元法,数值计算规则波浪与水面的箱型结构物的相互作用,计算了透射系数和反射系数,讨论了箱型结构物在两种间距下改变模型尺度对消波性能的影响.通过与解析解和试验结果的比较验证了构建的二维数值波浪水槽的有效性.设计了相同吃水3种不同宽度和相同湿表面积3种不同宽度的双箱模型,在两种间距下,数值计算了这6种模型与系列规则波的相互作用,分析了透射系数和反射系数随相对间距的变化规律.结果表明:在吃水和湿表面积相同两种情况下,均呈现出箱宽越大,一阶Bragg共振的反射系数越大,透射系数越小,且共振点发生了偏移.当间距小、波长大时,双箱消波特性与单体接近.

关键词： Bragg共振双箱型防波堤消波特性去奇异边界元法势流理论

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