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顶浪规则波中的KCS船体阻力性能优化

舰船科学技术 2024年第18期46卷 49-53页

作者：楼沈韬张奕马宁史琪琪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 上海交通大学海洋装备研究院上海200240

对KCS船在顶浪规则波中的型线优化开展研究。采用径向基函数方法对船体型线进行变形,使用SHIPFLOW中的全非线性的时域边界元方法水动力性能求解器对阻力性能进行预报,利用拉丁超立方采样方法和Kriging近似模型以减少水动力性能计算,结... 详细信息

对KCS船在顶浪规则波中的型线优化开展研究。采用径向基函数方法对船体型线进行变形,使用SHIPFLOW中的全非线性的时域边界元方法水动力性能求解器对阻力性能进行预报,利用拉丁超立方采样方法和Kriging近似模型以减少水动力性能计算,结合多岛遗传算法以船体在1.15倍船长的顶浪规则波的阻力为优化目标进行优化。计算结果表明优化后的船型相比于原船总阻力减少了4.48%,波浪增阻系数减少了18.08%。

关键词：阻力优化波浪增阻 KCS船型

海上可移动式风机装备研制过程中的关键技术问题

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船舶力学 2024年第3期28卷 465-477页

作者：刘晓雷徐胜文汪学锋孙红军上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中海油融风能源有限公司上海200335

可移动式风机是一种既能利用海上风资源进行发电储能,又具备一定自航能力的海上能源装备。与固定式海上风机以及系泊式漂浮风机相比,可移动式风机的有效作业水深更大,可以开发深远海蕴含的大部分风能,同时还可以为远海生产生活设施进行... 详细信息

可移动式风机是一种既能利用海上风资源进行发电储能,又具备一定自航能力的海上能源装备。与固定式海上风机以及系泊式漂浮风机相比,可移动式风机的有效作业水深更大,可以开发深远海蕴含的大部分风能,同时还可以为远海生产生活设施进行供电。本文基于国内外相关最新研究资料,结合作者自身的理解和探索,从基础选型、概念可行性论证、一体化动力分析技术、作业决策技术、安全性评估、水池模型试验技术、建造及安装技术等多个方面,对研制可移动式风机过程中需要解决的关键技术问题进行探讨。

关键词：可移动式风机装备关键技术问题推进系统远海用电灵活智能

依托一流工程学科建设高校科技智库的难点、路径和策略

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上海交通大学学报（哲学社会科学版） 2024年第4期32卷 79-92页

作者：周薇张海霞柳存根林忠钦上海交通大学上海200240 上海交通大学、中国海洋装备工程科技发展战略研究院上海200240

科技智库是支撑国家科技决策的重要力量,近年来科技智库的建设在全球范围内得到越来越多的重视和加强,其中依托高校成立的科技智库占据重要地位。全球高校科技智库越来越聚焦专业技术领域政策研究,理工类学科在科技智库建设和发展中发... 详细信息

科技智库是支撑国家科技决策的重要力量,近年来科技智库的建设在全球范围内得到越来越多的重视和加强,其中依托高校成立的科技智库占据重要地位。全球高校科技智库越来越聚焦专业技术领域政策研究,理工类学科在科技智库建设和发展中发挥的作用愈加凸显。高水平研究型大学是国家科技创新体系中的重要力量,依托高校建设科技智库既是国家加强高端智库建设的需要,也应成为高校服务国家战略的自觉追求。本研究基于国外高校科技智库发展趋势,针对我国目前依托高校一流工程学科建设科技智库的难点,深入阐述破解发展难题的路径和策略。

关键词：科技智库一流工程学科有组织科研战略科学家发展路径

南海分层环境水下航行体内波尾迹水面响应特性研究

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力学学报 2024年第8期56卷 2212-2230页

作者：李宇航李广华侯冬冬尤云祥中国船舶集团有限公司第七一三研究所河南省水下智能装备重点实验室上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学崖州湾深海研究院

在实际海洋中由于太阳的照射以及盐度在空间分布的差异使得海水密度分布不均,在深度上形成密度梯度变化的密度跃层.当水下航行体在海洋中航行时,会对背景流体产生扰动进而形成尾迹,内波尾迹具有传播时间长、传播范围广的特点,通过尾迹... 详细信息

在实际海洋中由于太阳的照射以及盐度在空间分布的差异使得海水密度分布不均,在深度上形成密度梯度变化的密度跃层.当水下航行体在海洋中航行时,会对背景流体产生扰动进而形成尾迹,内波尾迹具有传播时间长、传播范围广的特点,通过尾迹对水下航行体的踪迹进行探测成为可能.针对实尺度水下航行体激发内波表面响应特性问题,以中国南海东沙海域为研究对象,首先介绍了实际海洋盐度、温度、密度以及浮频率垂向分布情况.然后基于中国南海东沙附近实际海况,采用含有自由表面的理论模型模拟了长100 m直径10 m的细长体体积源在不同潜深不同航速航行时激发的水面响应特性,揭示了航行体不同状态对表面波高场,表面速度场以及表面散度场的影响.研究表明:当浮频率减小、跃层距离表面增加或水下航行体距离跃层位置增加都会导致内波模态的幅值降低.中国南海东沙附近的海洋跃层在夏季跃层较薄,浮频率较大容易造成较大的内波,而冬季跃层较厚且距离表面较远,水下航行体产生内波较小.

关键词：分层流体密度跃层实尺度模拟

基于层次分析-模糊综合评价法的深海采矿车通行性评估

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中国造船 2024年第3期65卷 135-149页

作者：卢昌宇杨建民陈启航上海交通大学船舶与海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院三亚572024

采矿车在海底非结构化地形的安全通行对深海矿产资源开发具有重要意义。论文基于富钴结壳矿区的环境、地形及地质等特征确定了影响深海采矿车通行性的主要因素,提出融合层次分析-模糊综合评价(AHPFCE)法的通行性评估方法。建立了包括底... 详细信息

采矿车在海底非结构化地形的安全通行对深海矿产资源开发具有重要意义。论文基于富钴结壳矿区的环境、地形及地质等特征确定了影响深海采矿车通行性的主要因素,提出融合层次分析-模糊综合评价(AHPFCE)法的通行性评估方法。建立了包括底质特征、微地形特征和其它海洋环境因素以及9个相关指标的影响通行性的层次评估模型;根据层次分析和专家评价确定各指标的权重因子,并利用模糊综合评价法得到隶属度矩阵;建立基于AHP-FCE法的综合通行性评估方法。结果表明,该方法能评估深海采矿车在模拟矿区的通行性,验证了AHP-FCE评估方法的可行性。

关键词：层次分析-模糊综合评价法深海采矿车复杂海底矿区非结构化地形通行性评估

新型双体无人测量艇静水阻力性能预报与航态优化

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上海交通大学学报 2024年第2期58卷 166-174页

作者：蔡君蕾姚天成刘宏万立健万军樊翔赵永生上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 自然资源部第二海洋研究所极地深海技术研究院浙江310012 上海交通大学海洋装备研究院高技术船海装备创新研发中心上海200240 上海达华测绘科技有限公司上海200120 上海船舶研究设计院上海201203

为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响... 详细信息

为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响,还为多波束声学设备选取了合适的船体安装位置.结果表明,CFD方法能精确完整地预报双体测量艇从低航速排水到高航速滑行的航态变化和阻力特性,而经验公式法主要适用于测量艇航速较低(F_(r▽)<1.5)时的阻力预报.在4~6 kn测量航速下,该艇的阻力经济航态约为尾倾1.4°,此时在片体间距离船尾约0.3~0.5个船长位置处存在一个相对稳定的高液位区域,适合作为无人测量艇多波束声学设备的安装位置.

关键词：阻力预报无人船双体船计算流体力学航态

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基于连续变载方法的海洋工程模型试验研究

中国造船 2024年第3期65卷 94-105页

作者：陈宇李新超郭孝先田新亮上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 海洋石油工程股份有限公司天津300461 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院三亚572024

为提升浮托安装的效率与成功率,提出一种连续变载模型试验方法,将压载水舱模块化,配合自研的压载调节系统,灵活调节压载分布,能快速连续地调整船舶重量和重心位置分布。同时利用HydroD软件和连续变载模型试验方法,进行波浪作用下的驳船... 详细信息

为提升浮托安装的效率与成功率,提出一种连续变载模型试验方法,将压载水舱模块化,配合自研的压载调节系统,灵活调节压载分布,能快速连续地调整船舶重量和重心位置分布。同时利用HydroD软件和连续变载模型试验方法,进行波浪作用下的驳船运动响应研究。对比数值计算与试验结果,固有周期最大误差仅为3.3%。自研的压载调节系统可在2%误差内快速实现压载调节,调节效率较高。相较于传统压载调节方法,连续变载模型试验方法可真实模拟动态压载调节过程,实现全过程连续监测,为开展相关有变载需求的船舶模型试验提供参考。

关键词：模型试验连续变载水舱划分控制策略压载系统

亚临界区圆柱绕流相干结构壁面模化混合RANS/LES模型

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物理学报 2024年第5期73卷 190-216页

作者：季梦尤云祥韩盼盼邱小平马乔吴凯健上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海君昱信息科技有限公司上海201800 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院三亚572000

本文发展了一种具有壁面模化大涡模拟能力的雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)和大涡模拟(LES)方法的混合模型(简称WM-HRL模型),致力于对亚临界区雷诺数钝体绕流相干结构这类复杂流动现象进行高置信度的CFD解析模拟研究.该方法通过一个仅与... 详细信息

本文发展了一种具有壁面模化大涡模拟能力的雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)和大涡模拟(LES)方法的混合模型(简称WM-HRL模型),致力于对亚临界区雷诺数钝体绕流相干结构这类复杂流动现象进行高置信度的CFD解析模拟研究.该方法通过一个仅与当地网格空间分布尺寸有关的湍动能解析度指标参数rk即可实现从RANS到LES的无缝快速转换,并且RANS/LES混合转换区的边界位置及其各个分区(包括RANS区、LES区及RANS/LES混合转换区)对湍动能的解析能力均可通过两个指标参数nrk1-Q和nrk2-Q准则进行预先设定.通过对雷诺数Re=3900下圆柱绕流场的系列数值模拟研究,获得了能够高置信度解析并捕捉其绕流场中三维时空瞬态发展相干结构特性的湍动能解析度指标参数nrk1-Q和nrk2-Q准则的组合条件.研究表明,该WM-HRL模型不仅能够准确获取圆柱绕流场中剪切层小尺度K-H不稳定性结构的精细谱结构,而且在同一套网格系统下通过变化湍动能解析度指标参数nrk2-Q和nrk1-Q准则的组合条件,还可以精细解析圆柱绕流场中两类不同回流区的长度结构特征,及其对应的圆柱尾部近壁面处V和U形两个平均流向速度剖面的分支结构特性.

关键词：圆柱绕流相干结构 Kelvin-Helmholtz不稳定性混合RANS/LES模型

三维时域自由面格林函数法的时域绕射力计算研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 981-994页

作者：鲁江张楠张新曙顾民中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对三维时域面元法开展绕射力计算研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,记忆项的求解采用Beck团队的方法;其次,推导出全浪向... 详细信息

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对三维时域面元法开展绕射力计算研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,记忆项的求解采用Beck团队的方法;其次,推导出全浪向绕射力脉冲函数法编程所用的数学表达式;然后,采用分布源模型求解源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域绕射力;最后,针对Wigley I船型开展绕射力和FK力计算,并与公开的试验和计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。本文方法和代码可用于船舶工业CAE软件势流求解器和波浪中船舶非线性失稳运动预报。

关键词：三维时域面元法三维时域格林函数绕射力船舶CAE自主软件