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冰脊对极地冰下航道流场特性影响研究

船舶力学 2024年第7期28卷 1008-1017页

作者：孙盛石玉云李志富江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212001

冰脊是极地冰层下表面典型结构特征之一,掌握冰脊与冰下流场的相互作用规律,对于理解极地冰下航道适航特性及近冰面潜水器操纵运动具有重要的指导意义。为了探究冰脊对近冰面流场的影响及作用范围,本文基于极地实测数据建立五组典型分... 详细信息

冰脊是极地冰层下表面典型结构特征之一,掌握冰脊与冰下流场的相互作用规律,对于理解极地冰下航道适航特性及近冰面潜水器操纵运动具有重要的指导意义。为了探究冰脊对近冰面流场的影响及作用范围,本文基于极地实测数据建立五组典型分布间距冰脊流场,利用Fluent软件平台,通过稳态求解Reynolds应力方程模型(RSM)进行数值研究,重点分析冰脊间距对冰下流场特性的影响规律。同时,探究冰脊对冰下流场干扰的辐射深度。研究表明:连续冰脊对冰脊间尾涡具有拉伸效应;根据冰脊对冰下流场的干扰程度,辐射深度可分为强辐射区、稳定辐射区和无影响区三个区间。

关键词：冰脊冰下航道适航特性 RSM 尾涡

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基于相场法的极地船舶结冰再辉过程模拟

船舶力学 2024年第7期28卷 1081-1089页

作者：白旭杨苏杰张健杜越陈冠宇江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模... 详细信息

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模拟,研究再辉后的结冰形貌和冰相比例。结果表明,过冷度对再辉结果有一定影响,再辉过程中的枝晶生长速度先快后慢,再辉结束后的冰相比例随过冷度增大而增大,过冷度从30K增至45K时,冰相比例从11.92%增至29.17%。

关键词：相场法再辉极地船舶结冰过冷液滴

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SPS在SPH模拟黏性流动问题中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 59-65页

作者：杨彩虹管延敏康庄周利江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 哈尔滨工程大学船舶与海洋工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同... 详细信息

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献结果进行比较.结果表明:SPS湍流模型在较低雷诺数下的升阻力计算结果与实验值较为接近,且在较高雷诺数下有效可靠,SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题.在此基础上,将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果.研究结果对解决海洋工程领域的相关问题具有参考价值.

关键词：光滑粒子流体动力学黏性流动 SPS湍流模型水动力系数三维圆柱绕流

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水下壳体结构低频辐射声功率预报方法研究

中国造船 2024年第1期65卷 30-39页

作者：胡昊灏任雅馨胡东森李东升江苏科技大学海洋学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院中国船舶科学研究中心

针对水下壳体结构低频辐射声功率预报问题，提出了在水下柱形结构中采用波数域单柱面声场分离技术与超声声强法相结合的方法。首先在非消声水池中获得柱形结构近场单全息面上的复声压和径向振速，通过单柱面声场分离技术获得向外传播的... 详细信息

针对水下壳体结构低频辐射声功率预报问题，提出了在水下柱形结构中采用波数域单柱面声场分离技术与超声声强法相结合的方法。首先在非消声水池中获得柱形结构近场单全息面上的复声压和径向振速，通过单柱面声场分离技术获得向外传播的声波；然后采用超声声强法对向外传播声波中的倏逝波进行过滤，获得能够被传递到远场的传播波成分，进而对壳体远场辐射声功率进行预报，并与自由场辐射声功率进行对比，验证该方法对水下柱形结构辐射声功率预报的有效性；最后，分析影响预报结果精确度的因素，探究该预报方法的适用条件。结果表明，该方法对于声学水池中柱形结构低频声辐射预报有一定的工程应用价值，对减振降噪具有指导作用。

关键词：低频辐射声功率单柱面声场分离超声声强法传播波

静水中航行姿态对带月池船舶阻力敏感性的研究

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中国造船 2024年第2期65卷 74-85页

作者：谷家扬韦琪刘为民陶延武胡方鑫江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 江苏科技大学海洋装备研究院镇江212003

月池的存在会影响船舶纵摇和垂荡,进而影响其航行姿态。论文基于黏流理论、有限体积法和重叠网格技术,构建了带月池船舶在固定状态及放开垂荡、纵摇自由度时的阻力预报数值方法,分析这两种状态下总阻力的差异。在拖曳水池中进行了带月... 详细信息

月池的存在会影响船舶纵摇和垂荡,进而影响其航行姿态。论文基于黏流理论、有限体积法和重叠网格技术,构建了带月池船舶在固定状态及放开垂荡、纵摇自由度时的阻力预报数值方法,分析这两种状态下总阻力的差异。在拖曳水池中进行了带月池船舶在自由浮动状态下的静水阻力试验,对数值计算方法的准确性进行验证。研究表明,预报带月池船舶的阻力不能忽略船体航行姿态的影响。未考虑航行姿态时,数值预报与模型试验数据的差距最大为12.6%;考虑航行姿态时,两者的差距最大为5.3%。在中、高航速下预报带月池船舶阻力时应考虑航行姿态对船舶阻力的影响。

关键词：静水阻力月池航行姿态模型试验数值模拟

调谐多液柱阻尼器对浮式风机基础的减摇特性研究

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船舶力学 2024年第4期28卷 513-526页

作者：窦朋王志东凌宏杰徐晓森江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏科技大学海洋装备研究院江苏镇江212003

建立调谐多液柱阻尼器(TLMCD)与浮式基础的缩尺模型,在水池内开展试验,研究规则波激励下TLMCD对浮式基础纵摇运动响应的控制效果;同时利用OpenFOAM建立数值模型并进行验证,从流场、水动力载荷、浮体运动姿态和阻尼力做功等方面,分析TLMC... 详细信息

建立调谐多液柱阻尼器(TLMCD)与浮式基础的缩尺模型,在水池内开展试验,研究规则波激励下TLMCD对浮式基础纵摇运动响应的控制效果;同时利用OpenFOAM建立数值模型并进行验证,从流场、水动力载荷、浮体运动姿态和阻尼力做功等方面,分析TLMCD与浮式基础耦合的作用机理。结果表明:TLMCD在共振激励下的减摇效果最佳,2%质量比的液体可以降低浮体在共振激励下最大纵摇响应的10.84%~18.53%,在0.9

关键词： TLMCD 浮式风机基础模型试验数值模拟

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南海内孤立波的演变特性及对结构物的作用力

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：刘倩崔健张瑞瑞梅欢吴祥柏高俊亮江苏科技大学船舶与海洋工程学院

针对内孤立波引发的高强度流场易影响海洋平台正常工作的问题，本文基于南海北部陆架区获得的高质量的海流和温盐数据，对观测海区内孤立波的演变特征进行了研究。研究结果显示：观测海区内孤立波活动频繁，且具有明显的第一模态下凹型... 详细信息

针对内孤立波引发的高强度流场易影响海洋平台正常工作的问题，本文基于南海北部陆架区获得的高质量的海流和温盐数据，对观测海区内孤立波的演变特征进行了研究。研究结果显示：观测海区内孤立波活动频繁，且具有明显的第一模态下凹型内孤立波特征。内孤立波经过时，在50～100 m以浅的上层诱发了较强的西向流速，其大小接近0.44 m/s，在100 m以深则为东向补偿流为主，东向补偿流的量值与西向流相比较小。在垂向上，波前的水体向下流动，波后的水体则向上流动，最大垂向流速可达0.2 m/s。内孤立波引起的向下的等温线的起伏达到50 m。此外，基于计算流体力学软件Fluent对观测海区内孤立波进行模拟，并计算内孤立波对桩柱的作用力。结果表明：数值模拟得到的内孤立波与实测内孤立波吻合较好，内孤立波对桩柱的水平作用力和垂向作用力主要受到压差力的影响，且以水平作用力占主导，上层桩柱受力为-60 kN，下层桩柱受力为20 kN。本文研究结果不仅对陆架区内孤立波的特征有进一步的认识，同时对南海内孤立波的预报及对海洋结构物设计等具有一定的指导价值。

关键词：南海内孤立波声学多普勒流速剖面仪结构物数值模拟计算流体力学作用力桩柱

畸形波作用下双平台联合作业的波浪砰击特性研究

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中国造船 2024年第1期65卷 109-122页

作者：霍发力张楠徐杰江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200001

畸形波具有波高巨大、传播速度极快、偶发性强和能量集中等特点,对海洋平台的破坏尤为突出。论文以生产平台和支持平台为研究对象,通过数值模拟与模型试验相结合的方法,对双平台联合作业在畸形波作用下受到的波浪砰击进行研究。运用经... 详细信息

畸形波具有波高巨大、传播速度极快、偶发性强和能量集中等特点,对海洋平台的破坏尤为突出。论文以生产平台和支持平台为研究对象,通过数值模拟与模型试验相结合的方法,对双平台联合作业在畸形波作用下受到的波浪砰击进行研究。运用经过模型试验修正的数值模拟,采用组合波聚焦模型建立畸形波。以典型畸形波“新年波”为例,在时域上开展畸形波工况下双平台多浪向波浪砰击特性研究。研究成果对双平台联合作业的设计与工程应用具有一定的指导和参考价值。

关键词：双平台联合作业波浪砰击畸形波数值模拟模型试验

基于粘聚力单元的平整冰与海洋桩柱结构相互作用机理研究

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船舶力学 2024年第1期28卷 115-128页

作者：俞同强刘昆刘俊杰王自力江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

平整冰与海洋桩柱结构的相互作用问题十分复杂,往往涉及到海冰的破碎、失效和堆积等现象。平整冰破坏问题本质上是一个材料脆性破坏的问题,然而传统有限元方法的单元失效机制在处理该问题时有着很大的局限性,不能合理反映平整冰破碎后... 详细信息

平整冰与海洋桩柱结构的相互作用问题十分复杂,往往涉及到海冰的破碎、失效和堆积等现象。平整冰破坏问题本质上是一个材料脆性破坏的问题,然而传统有限元方法的单元失效机制在处理该问题时有着很大的局限性,不能合理反映平整冰破碎后碎冰的变形和运动状态。因此,有必要发展现有仿真技术,建立合理的模型化方法来解决平整冰破坏相关关键问题。本文通过自定义海冰材料本构模拟海冰材料力学特性,并通过粘聚力单元模拟平整冰破坏时裂纹的产生和扩展,通过开展海洋桩柱结构与平整冰相互作用的仿真分析,分析平整冰在受桩柱作用时的破坏失效模式及两者的相互作用载荷,并与相关模型试验比较验证本文所提出方法的可靠性。研究表明,本文所采用的方法能够有效模拟平整冰在受桩柱作用时的挤压和弯曲破坏,同时能够较为准确地预报冰载荷。研究成果对于海洋桩柱结构冰载荷的预报和结构的设计具有重要的参考意义。

关键词：平整冰海洋桩柱海冰材料本构粘聚力单元破坏失效模式数值仿真