检索结果-内蒙古大学图书馆

上海船舶运输科学研究所学报 2016年第4期39卷 1-3,21页

作者：李传庆高玉玲董国祥上海船舶运输科学研究所航运技术与安全国家重点实验室上海200135

频域中假设入射波和船舶运动同时为简谐的情况下,由于船体表面的非线性,一个周期内瞬时湿表面上的平均佛汝德克雷洛夫(Froude-Krylo,FK)力与平均湿表面上的FK力有所不同。对此,在运用切片法计算船舶运动的基础上,进行瞬时湿表面上平均F... 详细信息

频域中假设入射波和船舶运动同时为简谐的情况下,由于船体表面的非线性,一个周期内瞬时湿表面上的平均佛汝德克雷洛夫(Froude-Krylo,FK)力与平均湿表面上的FK力有所不同。对此,在运用切片法计算船舶运动的基础上,进行瞬时湿表面上平均FK力的计算得到修正的船舶运动,进而计算波浪增阻,并与平均湿表面情况下的计算结果及试验结果进行对比。对比结果表明,考虑简单瞬时湿表面时,波浪增阻预报精度有所提高。

关键词：瞬时湿表面佛汝德克雷洛夫力切片法波浪增阻

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非线性波浪载荷对15 MW半潜型浮式风机基础运动响应的影响研究

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海洋工程 2025年

作者：刘英芳黎国彦李志雨李焱中国海洋工程装备技术发展有限公司天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室

浮式风机基础在波浪中的运动呈现非线性，包括考虑瞬时湿表面变化的回复刚度和入射力，以及二阶速度势产生的波浪载荷。而线性势流理论无法反映这些特性，对基础运动响应的预报准确性不足。采用15 MW半潜型浮式风机模型，基于三维势流... 详细信息

浮式风机基础在波浪中的运动呈现非线性，包括考虑瞬时湿表面变化的回复刚度和入射力，以及二阶速度势产生的波浪载荷。而线性势流理论无法反映这些特性，对基础运动响应的预报准确性不足。采用15 MW半潜型浮式风机模型，基于三维势流理论和直接时域积分法，分别在额定作业和极端生存工况下，对比线性波浪载荷和非线性波浪载荷对基础运动响应的影响。结果表明，非线性波浪载荷会显著增大浮式基础的低频响应，并激发其在固有频率下的运动。纵荡和纵摇对非线性波浪载荷更为敏感，而垂荡所受影响最小。环境参数主要影响运动响应在不同频率下的能量占比。

关键词： 15 MW半潜型浮式风机非线性波浪载荷瞬时湿表面基础运动响应

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基于自适应网格的Froude-Krylov力实用计算方法

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哈尔滨工程大学学报 2019年第10期40卷 1696-1702页

作者：张腾任俊生张秀凤白伟伟大连海事大学航海学院

为了准确地计算船舶航行中所受的Froude-Krylov力,基于四叉树划分的自适应网格对船舶瞬时湿表面进行生成,本文对低于波面且位于平均自由液面下的面元,采用解析表达式计算Froude-Krylov力,在保证计算精度的同时,其所需要的面元数量减少... 详细信息

为了准确地计算船舶航行中所受的Froude-Krylov力,基于四叉树划分的自适应网格对船舶瞬时湿表面进行生成,本文对低于波面且位于平均自由液面下的面元,采用解析表达式计算Froude-Krylov力,在保证计算精度的同时,其所需要的面元数量减少为计算Froude-Krylov力采用“细网格”面元数量的1/8~1/4;对与波面相交或者位于平均自由液面上的面元,采用四叉树划分对Froude-Krylov力进行精细的数值计算。利用线性理论,扰动力采用三维时域格林法在船体平均湿表面上进行计算。结果表明:将WigleyⅠ型船的计算结果与试验值及其他方法结果进行充分对比,证明本文方法预报船舶在波浪中运动的有效性。

关键词： Froude-Krylov力适应网格瞬时湿表面面元四叉树划分线性理论解析表达式三维时域格林函数

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海上浮式风机平台弱非线性耦合动力响应分析

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哈尔滨工程大学学报 2018年第7期39卷 1132-1137页

作者：胡天宇朱仁传范菊上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

为了准确有效地预报海上浮式风力机载荷与运动响应,本文针对系泊平台系统提出一种弱非线性间接时域方法。风力机平台遭遇的入射波作用力和静水恢复力直接在瞬时湿表面上积分计算获得;散射力采用线性势流理论处理;平台系泊力由悬链线方... 详细信息

为了准确有效地预报海上浮式风力机载荷与运动响应,本文针对系泊平台系统提出一种弱非线性间接时域方法。风力机平台遭遇的入射波作用力和静水恢复力直接在瞬时湿表面上积分计算获得;散射力采用线性势流理论处理;平台系泊力由悬链线方程计算得到。以OC3-Hywind spar风力机平台为对象进行了计算与分析,与线性方法相比,弱非线性方法得到的幅值响应算子(response amplitude operator,RAO)更大,且能够反映波浪力和恢复力与平台响应的相互影响。由于考虑了瞬时湿表面的影响,弱非线性方法计算结果更为合理,可以更好地反映大波高海况的波浪力特征,因而更加适合高海况下的平台运动性能分析。

关键词：瞬时湿表面弱非线性浮式风力机平台间接时域法脉动源格林函数弱散射

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基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

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交通运输工程学报 2020年第2期20卷 77-87页

作者：张腾任俊生梅天龙大连海事大学航海学院辽宁大连116026 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为准确预报规则波浪中船舶的运动,提出基于四叉树划分的自适应网格法,以生成船舶瞬时湿表面,在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力;对于与波面相交的面元,由于F-K力在波面处剧烈波动,采用四叉树划分法进一步细分面元... 详细信息

为准确预报规则波浪中船舶的运动,提出基于四叉树划分的自适应网格法,以生成船舶瞬时湿表面,在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力;对于与波面相交的面元,由于F-K力在波面处剧烈波动,采用四叉树划分法进一步细分面元;基于线性理论,采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力;为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差,舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项,并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明:对低于瞬时波面以下的船体部分,F-K力非线性法所需面元数更少,为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外,舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%,因此,舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果;当入射波波幅为0.018 m,波长与船长比为1.25时,采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%,波长与船长比为2.00时,采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%,可见,采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。

关键词：船舶工程航海模拟器傅汝德-克雷洛夫力四叉树瞬时湿表面瞬时自由面格林函数水线项

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新型铰接式海上风力机动力响应分析

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可再生能源 2019年第10期37卷 1539-1545页

作者：朱希洋李焱唐友刚张靖晨张若瑜天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

文章针对75 m水深,开发了一种新型铰接式基础海上风力机,考虑到风浪流的联合作用,分析了其在发电海况和极限海况下的动力响应。基于叶素动量理论计算了风力机叶片气动载荷;基于经验公式计算了塔架风压载荷;基于三维势流理论计算了铰接... 详细信息

文章针对75 m水深,开发了一种新型铰接式基础海上风力机,考虑到风浪流的联合作用,分析了其在发电海况和极限海况下的动力响应。基于叶素动量理论计算了风力机叶片气动载荷;基于经验公式计算了塔架风压载荷;基于三维势流理论计算了铰接式基础的水动力特性;考虑基础运动及波高引起的瞬时湿表面的变化及铰接点的结构阻尼,同时考虑海流力,编写程序计算风力机的时域动力响应特性。计算结果表明,铰接式海上风力机具有良好的运动性能,满足发电海况下正常发电的需求以及极限海况下结构自存的安全要求。

关键词：铰接式基础海上风力机瞬时湿表面时域动力响应

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海上浮式风力机系统弱非线性耦合运动响应分析

海上浮式风力机系统弱非线性耦合运动响应分析

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作者：胡天宇上海交通大学

学位级别：硕士

随着经济社会的发展,人类对能源的需求越来越大,且出于保护环境的需要,开发新的清洁能源刻不容缓,风能作为一种新的清洁可再生能源越来越引起人们的重视。本文即着力于对风力机系统在复杂风浪联合作用下的流体动力响应特性进行研究,研... 详细信息

随着经济社会的发展,人类对能源的需求越来越大,且出于保护环境的需要,开发新的清洁能源刻不容缓,风能作为一种新的清洁可再生能源越来越引起人们的重视。本文即着力于对风力机系统在复杂风浪联合作用下的流体动力响应特性进行研究,研究结果对于海上风能开发具有较重要的意义。本文首先概括了风力机动力响应研究方面国内外的研究进展,接下来分章节介绍了风力机研究方面常用的一些研究理论,对其中的一些理论使用Fortran语言开发了相关模拟程序,进行了验证和分析。在第二章中,针对空气动力载荷的建模,介绍了常用的正常风况模型、动量叶元体理论以及一些常用的空气动力载荷简化建模和求解方法,针对动量叶元体理论使用Fortran语言开发了模拟程序并进行了验证。在第三章中,介绍了水动力和水静力的求解方法,主要包括辐射力的频域和时域求解模型、绕射力求解模型、入射力求解模型和恢复力求解模型,其中非线性入射力和非线性恢复力是本文的主要创新点,各力求解均编写了相关程序并进行了验算分析。在第四章中,对于系泊系统的模拟,介绍了静态悬链线方程和集中质量法两种模型,并编写相关程序模块进行了验算和分析。在第五章中,整合前述各方法,提出了弱非线性耦合动力响应分析方法,并分别以风力机平台和系统为研究对象进行了分析研究。本文的主要研究成果在于提出了浮式风力机弱非线性耦合动力响应分析模型,并就这一模型开发模拟程序进行了多方验证和分析。对应于平台分析,该模型在瞬时湿表面上积分得到非线性入射力和非线性恢复力;辐射力和绕射力采用线性势流理论进行求解,并根据脉冲响应理论,其记忆效应由频域水动力系数和绕射势脉冲响应函数转化得到;系泊系统作用力使用静态悬链线方程进行模拟。对于系统分析,该模型在水动力和水静力求解方法上与平台分析一致,系泊力采用集中质量法进行求解,塔架风载荷使用经验公式进行求解,叶轮风载荷使用动量叶元体理论进行求解。对于平台分析和系统分析,分别编写了程序并进行了研究和分析。平台部分研究表明,弱非线性时域方法得到的RAO更大,运动平均位置不再位于静止平衡位置。分析表明该弱非线性间接时域方法可以有效考虑大波高非线性影响,适用于高海况下的平台运动响应分析。系统部分研究表明,从初始无风静止平衡位置开始模拟,系统响应出现了较大的偏移,随着模拟的进行响应时历逐渐稳定下来,运动平均位置位于新的有风动态平衡位置。本文所提出的浮式风力机弱非线性耦合动力响应分析模型可以动态考虑系泊系统作用力、风载荷以及非线性入射力和非线性恢复力的作用。虽然由于试验资料缺乏,未能与试验数据进行对比,但相关程序模块均进行了一定程度的验证,计算结果彼此均能较好的吻合,因而具有较高的可信度。本文研究对于揭示浮式风力机在复杂海况下的流体动力响应特性,开发海上风能具有较重要的意义。

关键词：瞬时湿表面弱非线性浮式风力机集中质量法动量叶元体理论

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基于一种弱非线性模型的参数横摇数值仿真

基于一种弱非线性模型的参数横摇数值仿真

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作者：董钟耀大连理工大学

学位级别：硕士

自古至今,船舶航行实践中存在许多线性理论无法解释的现象,参数横摇就是其中之一。随着集装箱船大型化的发展,参数横摇也成为船舶设计过程中需要评估的失效模式之一。本文对参数横摇的直接计算方法做了以下四方面的研究。第一,建立弱非... 详细信息

自古至今,船舶航行实践中存在许多线性理论无法解释的现象,参数横摇就是其中之一。随着集装箱船大型化的发展,参数横摇也成为船舶设计过程中需要评估的失效模式之一。本文对参数横摇的直接计算方法做了以下四方面的研究。第一,建立弱非线性六自由度运动模型。首先,基于势流理论和刚体动力学理论,建立船舶在波浪中运动的六自由度线性运动微分方程;然后,将方程中的线性回复力、入射力修正为沿船舶瞬时湿表面积分的结果,该瞬时湿表面由入射波波面和船舶瞬时姿态确定;最后,将线性横摇阻尼力矩修正为一次加三次等形式。这样就得到了一种弱非线性的六自由度运动模型。第二,建立并求解弱非线性三自由度运动模型。将六自由度模型简化成垂荡-横摇-纵摇三自由度模型,用该模型计算了C11集装箱船在纵浪和斜浪中的运动时程,并与模型试验结果进行对比,从而验证了模型的精确性。随后,利用该模型对两万箱集装箱船的参数横摇现象进行了预报。第三,建立并求解单自由度横摇运动模型。基于1.5自由度模型的思想,将三自由度模型进一步简化,提出了一种考虑垂荡、纵摇耦合项的新方法,并提出一种拟合复原力臂的表达式。使用该表达式,对三种1.5自由度模型进行了计算,验证了表达式的精确性。上述表达式结合考虑垂荡、纵摇耦合项的新方法,可以为规则波中参数横摇解析分析及不规则波中参数横摇的概率分析提供更加准确的单自由度数学模型。第四,提出了一种操纵-耐波统一模型。基于船舶在波浪中航行时的高低频运动可以分离的原理,将波浪中的弱非线性运动模型与静水中的船舶操纵性方程相结合,提出了一种操纵-耐波统一模型,并用该模型对C11集装箱船进行了计算。该模型考虑了偏航及舵力的影响,适合更准确地预报船舶在实际航行时尤其是在斜浪中的参数横摇现象。

关键词：参数横摇瞬时湿表面复原力臂统一模型

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波浪中船舶横摇稳性及响应的时域分析

波浪中船舶横摇稳性及响应的时域分析

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作者：纪凯天津大学

学位级别：硕士

该文在前人研究的基础上,充分考虑波浪对船舶运动的影响,同时考虑了波浪与运动的关系,采用船体瞬时湿表面的变化分析法研究船舶在波浪中的典型情况的横摇稳性及响应.研究工作主要包括:(一)用Visual Basic语言改进和完善静水中的横稳性... 详细信息

该文在前人研究的基础上,充分考虑波浪对船舶运动的影响,同时考虑了波浪与运动的关系,采用船体瞬时湿表面的变化分析法研究船舶在波浪中的典型情况的横摇稳性及响应.研究工作主要包括:(一)用Visual Basic语言改进和完善静水中的横稳性,重新绘制静稳性曲线的计算和绘图程序;(二)该文采用船体瞬时湿表面的变化分析法研究波浪中的横摇的稳性,同时考虑升沉及纵倾的影响,分别分析了不同波高H、不同小长λ、不同航向角β以及船舯位于波浪的不同位置时的恢复力矩,得出不同情况下船舶在波浪中的稳性曲线;(三)在研究波浪中恢复力矩的基础上,建立非线性横摇运动方程用龙格-库塔数值法求解,在时域范围内分析船舶运动的特性.采用瞬时湿表面变化的时域分析法得到恢复力矩,由于恢复力矩在大倾角时表现出明显的非线性,所以运动表现出明显的非线性特性.由于考虑了航向、航速的影响,使船舶的横摇响应在不同航向上又各不相同.通过上述一系列研究表明:在同样波浪条件下,横浪时的响应幅值远大于随浪时的响应.这与前文中横浪稳性好于随浪时稳性的说法结合起来看,在波浪稳性衡准过程,应根据响应幅值具体分析船舶稳性的好坏,而不能单考虑稳性本身.

关键词：波浪中的横摇稳性瞬时湿表面非线性复力矩非线性响应

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船舶大幅运动预报中几种辐射力非线性方法的比较研究

船舶大幅运动预报中几种辐射力非线性方法的比较研究

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第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会

作者：韩阳马山段文洋哈尔滨工程大学船舶工程学院

船舶大幅运动预报问题中常采用弱非线性方法,该方法是指静水恢复力和入射波浪力部分考虑瞬时物面非线性,而辐射力及绕射力则采用线性分析的方法。在弱非线性方法的基础上船舶辐射力和绕射力可采用脉冲响应函数方法计算。这种方法在考虑... 详细信息

船舶大幅运动预报问题中常采用弱非线性方法,该方法是指静水恢复力和入射波浪力部分考虑瞬时物面非线性,而辐射力及绕射力则采用线性分析的方法。在弱非线性方法的基础上船舶辐射力和绕射力可采用脉冲响应函数方法计算。这种方法在考虑流场的记忆效应并捕捉非线性主要成分的同时又不会引起计算量的大幅增长,具有良好的工程适用性。为进一步提高该方法对非线性船舶运动响应的预报精度,在一致性辐射力求解方法的基础上研究了瞬时物面下求解辐射力各个水动力系数的三种非线性处理方法。基于这三种方法进行了数值模拟和系统性对比分析,进而针对高速水面舰船水动力预报问题提出了一种基于改善辐射力预报的非线性方法。数值预报结果表明,本研究所提及的非线性辐射力方法有较准确的计算精度,同时给出了该方法的应用范围。

关键词：非线性运动预报非线性辐射力瞬时湿表面

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