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艉斜浪下船舶倾覆特性直接CFD数值模拟

中国舰船研究 2022年第3期17卷 78-84页

作者：刘李为余嘉威冯大奎张志国陈美霞华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 华中科技大学船舶和海洋水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074

[目的]由纯稳性丧失引发的船舶倾覆是国际海事组织(IMO)针对船舶第二代完整稳性的重点研究问题之一。[方法]基于黏性流理论建立CFD数值模拟方法,结合动态重叠网格技术与操纵运动反馈控制模块,对带螺旋桨、带舵的自航船舶在艉斜浪下保持... 详细信息

[目的]由纯稳性丧失引发的船舶倾覆是国际海事组织(IMO)针对船舶第二代完整稳性的重点研究问题之一。[方法]基于黏性流理论建立CFD数值模拟方法,结合动态重叠网格技术与操纵运动反馈控制模块,对带螺旋桨、带舵的自航船舶在艉斜浪下保持航向操纵运动进行数值模拟,预报纯稳性丧失下船舶的六自由度运动,并对船舶的失稳运动及倾覆特性进行直接评估。[结果]结果显示,船舶在持续的稳性丧失情况下会产生大幅度的横摇运动,最终会因横摇角过大而导致倾覆现象的发生;在稳性丧失的状态下,船舶艏摇角显著增大,说明船舶在该状态下依靠操舵已无法有效控制船舶航向,会导致较为明显的横甩现象。[结论]所做研究表明,采用CFD方法模拟船舶失稳运动与倾覆现象准确性较高,研究成果对于研究船舶第二代完整稳性衡准具有一定的参考意义,可为纯稳性丧失的直接稳性评估方法研究提供支撑。

关键词：船舶倾覆纯稳性丧失艉斜浪数值模拟

基于贝叶斯网络的船舶大风浪中倾覆事故致因分析

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上海海事大学学报 2022年第3期43卷 56-61页

作者：刘子涛杜柏松贾帅林浙江海洋大学船舶与海运学院浙江舟山316022

为探究船舶在大风浪中发生倾覆的原因,利用贝叶斯网络建立船舶倾覆模型,分析我国2005—2019年船舶在大风浪中的倾覆事故。结合数据样本,从人、船、环境、管理四个方面对造成倾覆事故的原因进行分析,确定网络节点,进而找到每起倾覆事故... 详细信息

为探究船舶在大风浪中发生倾覆的原因,利用贝叶斯网络建立船舶倾覆模型,分析我国2005—2019年船舶在大风浪中的倾覆事故。结合数据样本,从人、船、环境、管理四个方面对造成倾覆事故的原因进行分析,确定网络节点,进而找到每起倾覆事故的事故链,并建立大风浪中船舶倾覆事故的贝叶斯网络。通过Netica软件对所建立的贝叶斯网络进行分析,找出船舶在大风浪中倾覆的致因链。结果表明:该贝叶斯网络能够利用船舶航行时的信息预测出船舶在大风浪中发生倾覆的概率,可为航运公司及船员在大风浪下的操纵提供建议,对保障船舶在大风浪中的安全航行具有一定的实际意义。

关键词：贝叶斯网络概率推理大风浪船舶倾覆

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应用路径积分法求解船舶横摇倾覆概率

上海交通大学学报 2013年第2期47卷 317-322,328页

作者：柴威范菊朱仁传黄祥鹿缪国平上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概... 详细信息

通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概率分布.研究了外部激励、横摇阻尼和非线性复原力矩对船舶横摇运动转移概率密度与首次通过时间的影响.研究结果表明,PIS能用于预测船舶首次通过时间概率分布,从而为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.

关键词：船舶倾覆非线性横摇 Fokker-Planck方程路径积分法首次通过

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龙卷风风场下水面船舶倾覆的力学机理研究

西安交通大学学报 2016年第5期50卷 120-124,145页

作者：贺沅平危卫顾兆林西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049 武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430070

为研究龙卷风风场对船舶稳定性的影响,利用龙卷风风场模型分析了船舶风荷载特性及其随方位的变化规律。龙卷风风场模型在柱坐标系下形成并假定流场定常,龙卷风的漏斗外形轴对称,且从外围到中心的气压降主要由切向风速产生的离心力来平衡... 详细信息

为研究龙卷风风场对船舶稳定性的影响,利用龙卷风风场模型分析了船舶风荷载特性及其随方位的变化规律。龙卷风风场模型在柱坐标系下形成并假定流场定常,龙卷风的漏斗外形轴对称,且从外围到中心的气压降主要由切向风速产生的离心力来平衡;以"东方之星"船舶简化模型为例,计算了船舶的最小倾覆力矩,并从船舶航向以及船舶位于龙卷风风场的不同径向位置分析了船舶倾覆的力学条件。研究结果表明:船舶航向垂直于龙卷风的径向时,船两侧负压差大于最小倾覆力矩,从而导致船舶倾覆;船舶航向平行于龙卷风的径向时,船舶受高速风的冲击而发生倾覆,倾覆方向与龙卷风的切向一致;船舶航向与龙卷风风场径向成任意夹角时,倾覆取决于船舶相对于龙卷风中心的位置、龙卷风切向风速以及船舶航速。该结果可为船舶设计及龙卷风预警研究提供参考。

关键词：龙卷风风荷载 “东方之星”游轮船舶倾覆预警

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非线性横摇导致船舶倾覆的突变研究

哈尔滨工程大学学报 2009年第9期30卷 1018-1021页

作者：戚增坤孙尧莫宏伟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对规则波中船舶非线性横摇而产生的倾覆现象,提出了采用突变理论进行分析的方法.在船舶横摇运动方程的建模过程中,将阻尼力矩取至三次项,恢复力矩取至七次项.在此基础之上,经数学变换,将船舶非线性横摇模型转换成了尖点突变模型的形式... 详细信息

针对规则波中船舶非线性横摇而产生的倾覆现象,提出了采用突变理论进行分析的方法.在船舶横摇运动方程的建模过程中,将阻尼力矩取至三次项,恢复力矩取至七次项.在此基础之上,经数学变换,将船舶非线性横摇模型转换成了尖点突变模型的形式,并对模型进行了求解,得到了系统突变时的临界函数关系式与关系曲线.分析结果表明,倾覆现象与船舶自然横摇频率和恢复力系数有关,其倾覆的临界条件是自然横摇频率和恢复力系数的函数.当自然横摇频率与恢复力系数满足突变临界函数的关系式与关系曲线时,会导致系统的突变,即船舶的倾覆.

关键词：非线性横摇船舶倾覆突变理论尖点突变

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随机横浪中甲板上浪船舶的倾覆研究

船舶力学 2009年第2期13卷 161-168页

作者：刘利琴唐友刚李红霞天津大学建筑工程学院船舶与海洋工程系天津300072

应用相空间转移率,定量研究了随机海浪中甲板上浪船舶的倾覆,给出了甲板上浪对船舶抗倾覆能力的影响。综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩和随机横浪激励,建立了无甲板上浪和有甲板上浪时船舶随机非线性横摇运动的一般方程。以一艘倾... 详细信息

应用相空间转移率,定量研究了随机海浪中甲板上浪船舶的倾覆,给出了甲板上浪对船舶抗倾覆能力的影响。综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩和随机横浪激励,建立了无甲板上浪和有甲板上浪时船舶随机非线性横摇运动的一般方程。以一艘倾覆的拖网船为例,分别求解了无甲板上浪和有甲板上浪时,不同海况激励下船舶横摇的相对相空间转移率。以相空间转移率作为船舶稳性损失的度量,定量比较了两种情况下船舶的抗倾覆能力。研究表明,甲板上浪后,船舶在较低的海况下会产生较大的相对相空间转移率,甲板上浪严重降低船舶的抗倾覆能力,从理论上进一步揭示了甲板上浪船舶的倾覆机理。

关键词：随机非线性横摇船舶倾覆甲板上浪相空间转移率

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随机横浪中船舶倾覆概率的时域分析方法

天津大学学报 2006年第2期39卷 165-169页

作者：刘利琴唐友刚郑宏宇谷家扬天津大学建筑工程学院天津300072

为了研究随机海浪中船舶航行安全域的构造及生存概率的预报方法,考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性,建立随机横浪中船舶运动的随机非线性微分方程．综合考虑船舶运动的瞬时状态和窄带海浪谱,采用简谐加速度方法在时域内求解横... 详细信息

为了研究随机海浪中船舶航行安全域的构造及生存概率的预报方法,考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性,建立随机横浪中船舶运动的随机非线性微分方程．综合考虑船舶运动的瞬时状态和窄带海浪谱,采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程,进行随机倾覆过程的数值模拟,构造船舶航行的安全域,计算船舶安全航行的生存概率．选取不同的初始条件及随机波浪参数,在横摇初值平面上构造了一条长30．27 m渔船航行的安全域,预报了不同有义波高作用下渔船安全航行的生存概率．采用本文方法,可以从数量上预报船舶在随机海浪中的生存概率．

关键词：随机横浪船舶倾覆安全域生存概率

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船舶倾覆研究的非线性动力学方法

中国造船 2004年第B12期45卷 12-16页

作者：唐友刚谷家扬郑宏宇天津大学建筑工程学院天津300072

本文评述了近年来国内外研究船舶倾覆的理论和方法，总结了该领域的最新进展，重点介绍了应用Melnikov函数分析船舶强非线性横摇运动及其倾覆问题，简要介绍了相空间转移率的相关概念和它的求法，并指出它与船舶倾覆的密切联系；对国外... 详细信息

本文评述了近年来国内外研究船舶倾覆的理论和方法，总结了该领域的最新进展，重点介绍了应用Melnikov函数分析船舶强非线性横摇运动及其倾覆问题，简要介绍了相空间转移率的相关概念和它的求法，并指出它与船舶倾覆的密切联系；对国外近年来最新发展起来的应用安全池及其安全池破缺来预测船舶倾覆研究的新思想亦做了探讨，并指出今后船舶倾覆研究的发展趋势及其前景。

关键词：船舶、舰船工程船舶倾覆非线性横摇 Melnikov函数安全池

四维路径积分法解随机海浪下船舶横摇倾覆概率

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水动力学研究与进展（A辑） 2020年第2期35卷 155-163页

作者：何诚亮范菊朱仁传缪国平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创新中心上海200240

该文利用二阶自回归模型制作的滤波器,将输入的白噪声转化为有色噪声以模拟真实海况的海浪谱。通过分析船舶大幅横摇运动,建立船舶非线性微分运动方程。将上述两个方程相结合,并转化为伊藤微分方程,通过路径积分法,求解相应的四维Fokker... 详细信息

该文利用二阶自回归模型制作的滤波器,将输入的白噪声转化为有色噪声以模拟真实海况的海浪谱。通过分析船舶大幅横摇运动,建立船舶非线性微分运动方程。将上述两个方程相结合,并转化为伊藤微分方程,通过路径积分法,求解相应的四维Fokker-Planck方程,得到随时间变化的船舶大幅非线性横摇运动的转移概率密度,将其与有限差分法计算得到的结果进行比较。研究结果表明,四维路径积分法具有较高的计算精度可以很好地预测船舶横摇概率分布情况,为船舶稳性衡准提供了相关参考。

关键词：船舶倾覆有色噪声 Fokker-Planck方程路径积分法有限差分法