检索结果-内蒙古大学图书馆

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第1期38卷 18-25页

作者：马山张祖妍赵彬彬段文洋丰思鑫哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所哈尔滨150001

为了研究波群作用下的船舶参数激励横摇特性,该文引入了高阶无旋层析水波理论(HLIGN)开展波群的数值模拟研究。结合C11集装箱船顶浪不规则波参数横摇模型试验的测试数据,选取目标波群样本,通过二阶非线性造波理论获得了波群造波水池试... 详细信息

为了研究波群作用下的船舶参数激励横摇特性,该文引入了高阶无旋层析水波理论(HLIGN)开展波群的数值模拟研究。结合C11集装箱船顶浪不规则波参数横摇模型试验的测试数据,选取目标波群样本,通过二阶非线性造波理论获得了波群造波水池试验结果。利用全非线性波浪模型对波群进行数值模拟,给出了波群模拟时的造波边界设置和计算参数设置方法,并通过与物理造波结果对比发现,HIGN波浪模型对波群模拟有较高的精度,可很好地模拟波群的非线性传播特性。

关键词：全非线性波浪模型波群模拟层析水波理论二阶非线性造波理论

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GMRES(m)方法在海洋结构物时域水动力分析中的应用

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中国造船 2014年第3期55卷 166-174页

作者：韩旭亮段文洋刁峰哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所哈尔滨150001 中国船舶科学研究中心上海分部上海200011

为了提高海洋结构物时域水动力边界元方法的计算求解效率,基于三维时域势流理论,分别对浮体的线性绕射问题和非线性辐射问题进行数值计算,同时采用基于Galerkin原理的GMRES(m)方法求解用时域水动力边界元方法离散得到的线性代数方程组,... 详细信息

为了提高海洋结构物时域水动力边界元方法的计算求解效率,基于三维时域势流理论,分别对浮体的线性绕射问题和非线性辐射问题进行数值计算,同时采用基于Galerkin原理的GMRES(m)方法求解用时域水动力边界元方法离散得到的线性代数方程组,并与现有文献结果进行比较。研究结果表明,该方法适于求解时域水动力边界元分析中形成的非对称稠密线性方程组,具有较好的收敛特性。计算结果令人满意,求解效率高。

关键词： GMRES(m)方法时域水动力时域格林函数边界元法

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船舶运动安稳期预报技术综述

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中国舰船研究 2015年第4期10卷 1-6,15页

作者：段文洋张亚晖王战马山哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所黑龙江哈尔滨150001

船舶运动安稳期的准确预报对提高舰载直升机着舰、无人水下航行器的布放与回收等海上作业的作业效率具有重要影响。首先,通过模拟计算说明进行船舶运动安稳期预报的可行性;其次,对国内外船舶运动安稳期预报技术的研究现状进行回顾与总结... 详细信息

船舶运动安稳期的准确预报对提高舰载直升机着舰、无人水下航行器的布放与回收等海上作业的作业效率具有重要影响。首先,通过模拟计算说明进行船舶运动安稳期预报的可行性;其次,对国内外船舶运动安稳期预报技术的研究现状进行回顾与总结,进而阐述船舶运动安稳期预报技术的原理;再次,对船舶运动安稳期预报技术的3个主要环节:波浪测量及波浪场重构技术、波浪传播预报技术以及船舶运动预报技术进行分析。最后,对未来船舶运动安稳期预报技术的发展予以了展望。

关键词：船舶运动安稳期船舶运动预报波浪传播舰载直升机着舰

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基于自由面风压扰动方法的强非线性波浪模拟

基于自由面风压扰动方法的强非线性波浪模拟

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第三十一届全国水动力学研讨会

作者：徐杨赵彬彬段文洋梁辉哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

在波浪数值模拟中,通常采用速度入口造波法、摇板造波法等实现造波功能。而实际海洋中,主要是风压扰动和摩擦产生海浪。这里暂不考虑风的摩擦作用,主要研究自由面风压扰动方法来实现造波功能。在自由面的风压扰动区内,风压强度随空间变... 详细信息

在波浪数值模拟中,通常采用速度入口造波法、摇板造波法等实现造波功能。而实际海洋中,主要是风压扰动和摩擦产生海浪。这里暂不考虑风的摩擦作用,主要研究自由面风压扰动方法来实现造波功能。在自由面的风压扰动区内,风压强度随空间变化形式假设为多项式变化,通过线性波浪理论,首先推导了相应的传递函数,建立了波幅与风压区最大风压强度和风压区长度的关系。对于线性规则波数值模拟问题,采用线性层析水波理论进行模拟,并将模拟结果与线性波浪理论的结果进行对比,证明传递函数的正确性。进而,对强非线性规则波进行了数值模拟,并将强非线性层析水波理论的结果与全非线性流函数波浪理论进行比较,二者吻合良好。表明本文给出的自由面风压扰动方法来实现造波功能是有效的。

关键词：风压扰动层析水波理论强非线性波浪规则波流函数波浪理论

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基于浅水层析波浪理论的波浪传播变形问题研究

基于浅水层析波浪理论的波浪传播变形问题研究

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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：段文洋王战杨婉秋赵彬彬哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

本研究使用一种强非线性浅水波浪理论,层析波浪理论对波浪传播变形问题进行研究。在层析波浪理论中,分为第一级别、第二级别等不同级别的波浪模型。低级别的浅水层析波浪理论是强非线性弱色散性的浅水波浪理论,伴随着级别的升高,色散性... 详细信息

本研究使用一种强非线性浅水波浪理论,层析波浪理论对波浪传播变形问题进行研究。在层析波浪理论中,分为第一级别、第二级别等不同级别的波浪模型。低级别的浅水层析波浪理论是强非线性弱色散性的浅水波浪理论,伴随着级别的升高,色散性性能在增强。使用浅水层析波浪理论对二维波浪传播变形问题以及三维波浪传播变形问题进行研究,采用有限差分法进行数值求解,五点中心差分法进行空间离散,时间步进采用具有四阶精度的Adams预测-校正法。造波边界由流函数理论给出。将不同级别的浅水层析波浪理论的结果进行对比,得到收敛的结果后,与试验值或其它数值结果进行对比,发现在某些工况下,浅水层析波浪理论的结果要优于Boussinesq模型得到的结果。结果表明浅水层析波浪理论在波浪传播变形问题研究上具有较高的计算精度和计算效率。最后将计算执行文件和输入文件共享到互联网上,供相关人员使用。

关键词：浅水层析波浪理论非线性浅水波强非线性模型传播变形

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串列翼的涡运动与水动力干扰研究

串列翼的涡运动与水动力干扰研究

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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：许国冬徐文华哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

拍动翼可应用于水下航行器的推进,也可以用于潮流能、风能的开发和利用。典型的拍动翼推进运动的尾涡为反卡门涡街;拍动翼能量采集模式尾涡为卡门涡街。串列拍动翼的下游翼可利用上游翼的涡运动提升下游翼的水动力学性能。在高雷诺数流... 详细信息

拍动翼可应用于水下航行器的推进,也可以用于潮流能、风能的开发和利用。典型的拍动翼推进运动的尾涡为反卡门涡街;拍动翼能量采集模式尾涡为卡门涡街。串列拍动翼的下游翼可利用上游翼的涡运动提升下游翼的水动力学性能。在高雷诺数流动时有效攻角小于30度时可仅考虑拍动翼的尾缘涡分离。采用边界元加尾涡的水动力学模型,分析拍动翼涡的生成与演化;分析拍动翼间距与前后翼运动相位差对后方翼性能的影响,研究典型推进运动模式与能量采集模式两种工作状况时上游翼泻出涡与后方翼的涡干扰规律,分析性能最优时的串列翼涡耦合运动的力学特性,给出最优组合参数建议。

关键词：串列翼涡运动边界元涡干扰模式

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强非线性波浪的高级别层析水波理论和高阶谱方法数值模拟精度对比研究

强非线性波浪的高级别层析水波理论和高阶谱方法数值模拟精度对比...

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第三十一届全国水动力学研讨会

作者：郑坤赵彬彬段文洋哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

强非线性波浪对船舶与海洋工程结构物存在巨大威胁。高级别层析水波理论和高阶谱数值模型是国际上两种比较准确高效的水波模型。高级别层析水波理论,满足全非线性自由面条件,只在竖直方向上引入描述不同流层间速度变化的形状函数。高阶... 详细信息

强非线性波浪对船舶与海洋工程结构物存在巨大威胁。高级别层析水波理论和高阶谱数值模型是国际上两种比较准确高效的水波模型。高级别层析水波理论,满足全非线性自由面条件,只在竖直方向上引入描述不同流层间速度变化的形状函数。高阶谱方法通过保留高阶项,并将瞬时自由面的物理量展开到静水面处,也可以对强非线性波浪进行准确模拟。本研究分别采用这两种非线性水波模型,对二维非线性规则波、聚焦波等不同波浪问题进行了数值模拟,分别与全非线性流函数波浪理论和他人的聚焦波物理实验结果进行对比分析。研究发现高级别层析水波理论和高阶谱方法都能对强非线性波浪进行准确模拟,并给出了两种水波模型的计算精度和计算耗时对比情况。

关键词：强非线性波浪高级别层析水波理论高阶谱方法规则波聚焦波

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海洋风浪预报与船舶航速优化研究

海洋风浪预报与船舶航速优化研究

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会

作者：张璐景裕邵文勃段文洋黄礼敏哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

船舶运输是国际贸易运输的重要手段之一,船舶航行时由于受到风浪影响、燃油消耗与航速呈现非线性关系,适当减速可以在一定程度上节省油耗,但航行时间也会随之相应增加,因而如何选择出同时满足节省营运成本及规定运输时间的航速问题成为... 详细信息

船舶运输是国际贸易运输的重要手段之一,船舶航行时由于受到风浪影响、燃油消耗与航速呈现非线性关系,适当减速可以在一定程度上节省油耗,但航行时间也会随之相应增加,因而如何选择出同时满足节省营运成本及规定运输时间的航速问题成为航运业的焦点。本文针对大型民船建立以海洋风浪环境为主要研究对象、以最低燃油消耗量为目标的航速优化模型。基于SWAN海洋模式,结合ECMWF风场数据,对航行时遭遇的风浪环境进行预报模拟,并采用时间聚类的方法对航行环境信息进行整合分段,将原始航线划分成风浪条件相近的多个航段。基于遗传算法,结合IMO推荐公式计算风浪附加功率、螺旋桨敞水性能计算螺旋桨推进效率,建立航速优化模型,筛选出每航段下最优折中航速。选定船舶KVLCC2以及连云港-上海、南沙-上海两条航线为例进行验证。相较于恒速航行,航速优化后可以在相同航行时间内节省一定燃油消耗,为船舶航运业的节能减排提供一定理论参考。

关键词：船舶节能减排航速优化海洋风浪预报 SWAN模型遗传算法

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船舶在波浪中的航向保持性研究

船舶在波浪中的航向保持性研究

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会

作者：郑秋萌段文洋黄礼敏哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

船舶操纵性是船舶设计中极为重要的性能之一,船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。实船在海上航行时,风浪环境的改变将影响船舶的操纵性能,使其偏离既定航向。因此,在船舶设计阶段如何评估风浪中航向控制与航向保持能力至关重... 详细信息

船舶操纵性是船舶设计中极为重要的性能之一,船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。实船在海上航行时,风浪环境的改变将影响船舶的操纵性能,使其偏离既定航向。因此,在船舶设计阶段如何评估风浪中航向控制与航向保持能力至关重要。本文基于3自由度MMG方程,建立KVLCC2船舶在波浪中的操控运动方程。通过CFD拖航试验方法获取船体黏性水动力导数。采用基于源偶混合分布的泰勒展开边界元方法,计算不同航速船舶在不同浪向和频率的规则波下的二阶平均波漂力,形成波漂力数据库。基于遭遇波浪时历,利用等效半波长规则波方法,对波浪力数据库进行插值,求解瞬时波漂力。对船舶回转运动进行仿真并通过公开试验数据验证本研究建立的操控运动模型。在此基础上,基于PD控制给出操舵指令,利用反馈调节实现船舶的航向保持,为评估大型船舶在波浪中的运动控制和航向保持性能提供了理论参考。

关键词：操纵运动模拟航向保持波漂力插值 CFD方法

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风场时-空分辨率对波浪模式的影响研究

风场时-空分辨率对波浪模式的影响研究

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会

作者：景裕黄礼敏张璐郝伟哈尔滨工程大学船舶工程学院流体力学研究所

海浪是影响船舶航行性能的重要环境因素,对船舶操纵性、耐波性等有极大影响。海浪模拟为船舶航行性能评估提供数据基础。风是海浪的主要能量来源之一,对海浪模拟起重要作用。现还缺少最新的风场时间、空间分辨率对波浪模式影响的研究。... 详细信息

海浪是影响船舶航行性能的重要环境因素,对船舶操纵性、耐波性等有极大影响。海浪模拟为船舶航行性能评估提供数据基础。风是海浪的主要能量来源之一,对海浪模拟起重要作用。现还缺少最新的风场时间、空间分辨率对波浪模式影响的研究。本研究以ERA5和ERA-Interim风场再分析数据探究风场时-空分辨率对波浪模拟的影响。选择深水和浅水等多处浮标进行海浪模拟研究。采用对比分析的方法研究风场数据时间分辨率提升对波浪模式模拟效果的影响。同时采用双线性插值等插值方法减小空间分辨率的影响,探究风场数据空间分辨率对波浪模式模拟效果的影响。模拟结果表明:基于ERA5再分析风场数据SWAN、WW3波浪模式于浮标处的波浪模拟的质量最高,42002和42035浮标处SWAN、WW3波浪模式的模拟结果的平均相对误差均在0.333以内。

关键词：风场时-空分辨率波浪模式 ERA5 ERA-Interim

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