等效水深截断的深海平台混合模型试验方法研究

以工作水深为320 m的转塔式FPSO为例,研究了等效水深截断的混合模型试验方法。选择截断水深为160 m,先后进行了截断水深系统和全水深系统模型试验,并进行了相应截断水深试验的数值重构和全水深系统的数值计算。结果证明混合模型试验技术是切实可行的,可用于深海平台的模型试验。     

抛石潜堤护面块石稳定试验

通过断面模型试验确定了抛石潜堤护面块石的稳定重量,并与理论计算结果进行比较,阐明了模型试验的重要性。     

粉砂质海床上建筑物周围局部冲刷的系列模型延伸法研究

系统介绍了泥沙冲刷系列模型试验的相似理论,同时利用系列模型试验结果对相似关系式中的参数进行了分析,指出:(1)系列模型试验是利用几何及水流运动相似而泥沙运动不相似的模型取得试验成果的一种有效方法;(2)采用原型沙进行系列模型试验也是适宜的;(3)系列模型试验只要作两个比尺差距较大的模型就能通过外延取得所需要的试验成果,并能保证一定的精度.     

基于广义接触模型的离散元方法及其对船体冰载荷的分析

冰载荷是影响船舶结构安全的主要环境载荷,因而确定破冰船的冰载荷特征可用于船体结构设计及船舶安全预警分析。海冰作为典型的脆性材料,可采用单元间具有黏结失效效应的离散元方法模拟其破碎行为。为有效地模拟海冰破碎的渐进过程,采用由局部黏结点组成黏结单元的广义接触模型。为分析该模型中直接决定黏结单元失效的强度参数的影响,采用海冰单轴压缩和三点弯曲试验数值模拟进行分析。通过模型试验确定了失效模型中法向黏结强度、切向黏结强度和Mohr-Coulomb准则中的接触摩擦系数的影响。将该数值模型应用于极地科学考察船"雪龙号"的平整冰区冰载荷分析中,并与船舶整体冰阻力经验公式进行了对比验证。     

整体拼装双向预应力板结构试验研究

高桩结构是码头工程普遍采用的一种结构形式,多年来,码头上部结构耐久性受到挑战,对新型的整体拼装双向预应力板结构进行了模型试验研究,结果显示所提出的设计方案、施工工艺和方法是可行和可靠的,并提出了混凝土结构模型试验的相似准则,从而可根据模型试验所得的荷载能力来估算原型结构荷载能力的方法。     

动力定位船舶二阶低频慢漂力模型试验研究

对一艘动力定位船舶二阶低频慢漂力进行了模型试验,并将试验得到的纵向慢漂力谱、横向慢漂力谱与势流理论方法得到的理论值进行比较,结果表明,该模型试验方法与理论计算较为吻合。可为动力定位系统的设计和应用提供参考。     

拖网模型试验与实船测试结果的比较

本文讨论雷诺数，佛洛德数、牛顿数在拖网模型试验中的意义。合成纤维网衣在水中重量与水动力相此可忽略不计，拖网及其模型均处于广义佛洛德数的自动模型区域内。实物网处于雷诺数的自动模型区域内，但其模型位于小雷诺数范围。换算阻力时需进行雷诺致修正，现有田内，巴拉诺夫，迪克逊网渔具模型试验定律，可用于拖网模型试验，但也可用牛顿数安排试验。模型试验结果经雷诺数修正，并换算到实物网，与海上实测结果符合良好。上述结论仅依据有限试验得出，尚需进一步验证。     

拖网模型试验与实船测试结果的比较

本文讨论雷诺数、佛洛德数、牛顿数在拖网模型试验中的意义。合成纤维网衣在水中重量与水动力相比可忽略不计,拖网及其模型均处于广义佛洛德数的自动模型区域内。实物网处于雷诺数的自动模型区域内,但其模型位于小雷诺数范围。换算阻力时需进行雷诺数修正。 现有田内、巴拉诺夫、迪克逊网渔具模型试验定律,可用于拖网模型试验,但也可用牛顿数安排试验。模型试验结果经雷诺数修正,并换算到实物网,与海上实测结果符合良好。 上述结论仅依据有限试验得出,尚需进一步验证。     

LNG-FSRU在软刚臂系泊下水动力特性研究

针对35万立方米超大型LNG-FSRU,采用软刚臂单点系泊系统定位方式,运用模型试验与数值计算两种技术手段开展风、浪、流联合作用下水动力研究。软刚臂系泊系统各构件间的连接方式及Yoke重量模拟是数值计算与模型试验的关键,数值计算对构件间的铰接方式与Yoke重量进行模拟,模型试验同样模拟了系泊系统的相似性,并将数值计算结果与模型试验结果进行对比分析。结果表明,软刚臂系泊系统刚度曲线呈非线性,试验结果与数值结果吻合良好,表明对于软刚臂系泊系统的两种模拟是合理的,反映了LNG-FSRU在风、浪、流联合作用下的运动特性,建立的研究方法可用于软刚臂系统的水动力研究。     

污水深海排放工程整体与断面模型试验

在断面模型试验与整体模型试验的基础上 ,确定了扭工字护面块体的稳定重量。通过断面模型与整体模型试验结果的比较 ,以及试验结果与理论计算结果的比较 ,分析了特殊地理条件对波浪传播的影响以及斜向波浪和沿堤水流对护面块的影响 ,阐述了工程试验在工程建设中的重要性。     

物探船拖缆姿态及拉力预报

针对海洋地震物探船布设探测网络实际工况的要求,提出一种拟合数值计算与模型实验结果预报拖缆姿态及拉力的方法,应用此方法进行多方案比较研究,获得优化的拖缆－扩展器－检测电缆组合探测系统。经海上拖航实验验证,此种预报方法查可行,预报精度完全能满足工程实用要求。     

承船厢吊耳的局部应力分析研究

承船厢是升船机系统中的一个重要结构物,该结构物中的关键结构吊耳是否有足够的强度,应力分布是否合理将直接影响升船机系统工作的可靠性。在对吊耳进行光弹性试验基础上,对吊耳的光弹性模型进行有限元分析,通过结果的分析比较,确定承船厢吊耳的局部结构的计算可靠程度     

A Nonlinear Rheological Model of Soft Clay and Its Application in Settlement of Sunk Ship

A one-dimensional consolidation-creep model test on the creep deformation of soft muddy clay in the littoral area of Tianjin is performed. A nonlinear rheologic model is established and the model coefficients are determined, in consideration of the characteristics of soft muddy clay. Furthermore, a settlement equation is deduced from the theologic model and verified by the field settlement measurements of Beitang Reservoir dam in Tianjin littoral area. Finally, the settlement e- quation is applied in calculating the settlement of ＂FAIRWAY-＂ suction dredger, which sunk in the external channel of Tianjin Port, induced by the soft clay consolidation of seabed. These results provide useful information for the decision of salvage plan.     

深远海养殖工船最小推进功率研究

针对十万吨级深远海养殖工船在波浪中的阻力和运动响应开展了船模试验与模拟计算,并对其最小推进功率进行了校核。以试验流体力学（EFD）模型试验与模型尺度计算流体力学（CFD）模拟计算的结果进行对比作为方法验证,将实尺度CFD模拟计算的结果直接用于最小推进功率的校核。结果显示,EFD模型试验结果与模型尺度CFD计算结果误差在10%左右,计算精度满足工程要求。在规定的恶劣海况下该船型波浪增阻占总阻力的比例最高可达56.3%,螺旋桨转矩可达最大转矩的63.9%。等级2简化评估法得到的最小推进功率为等级1线评估法给出的最小功率线值的58.9%。研究表明实尺度CFD模拟计算可直接用于船舶最小推进功率的校核,此深远海养殖工船使用等级2简化评估方法进行校核更容易满足规范要求,其最小推进功率应不小于6 833 kW。     

卫星视频舰船目标检测方法

舰船目标检测是进行海上目标监管,保障海上权益的重要手段。本文在SSD（single shot multibox detector）算法的基础上,利用残差网络（ResNet,residual network）作为骨干网络构建SSD模型,将改进后的SSD算法应用于卫星视频舰船目标检测,该算法采用残差连接替换原本的级联方式,加强前后特征之间的联系,减少模型参数,在保证检测精度的同时提高检测速度。在本文构建的数据集上进行实验,结果表明,改进后的SSD算法在测试集上的均值平均精度（mAP,mean average precision）为93%,比原始SSD算法提高了5.31%,充分证明了该方法对于提升SSD模型性能的有效性。使用“吉林一号”视频03星图像进行验证,结果表明,该算法能够较准确地检测到舰船目标,可为海上复杂环境条件下的舰船实时检测提供参考。     

基于CFD船舶操纵性预报方法研究

基于CFD技术和重叠网格技术完成了黏性流场中KVLCC2船模的操纵性水动力导数的数值计算。为保证计算的精确性,进行了网格的收敛性分析,给出了合适的网格划分方法;通过数值模拟斜航运动、纯横荡运动和纯艏摇运动计算出的水动力与相应条件下的试验值对比,计算结果与试验值吻合良好,计算出的水动力导数准确度较高。基于MMG分离建模方法建立KVLCC2船模的操纵性数学模型,利用龙格-库塔算法求解微分方程组,对船舶操纵运动进行仿真。回转试验和Z形操舵试验的仿真结果与试验结果对比,其回转直径和轨迹都非常吻合,表明采用的船舶操纵性预报是可行的。     

System Identification Modeling of Ship Manoeuvring Motion in 4 Degrees of Freedom Based on Support Vector Machines

Based on support vector machines, three modeling methods, i.e., white-box modeling, grey-box modeling and black-box modeling of ship manoeuvring motion in 4 degrees of freedom are investigated. With the whole-ship mathematical model for ship manoeuvring motion, in which the hydrodynamic coefficients are obtained from roll planar motion mechanism test, some zigzag tests and turning circle manoeuvres are simulated. In the white-box modeling and grey-box modeling, the training data taken every 5 s from the simulated 20°/20° zigzag test are used, while in the black-box modeling, the training data taken every 5 s from the simulated 15°/15°, 20°/20° zigzag tests and 15°, 25° turning manoeuvres are used; and the trained support vector machines are used to predict the whole 20°/20° zigzag test. Comparisons between the simulated and predicted 20?/20° zigzag tests show good predictive ability of the proposed methods. Besides, all mathematical models obtained by the proposed modeling methods are used to predict the 10°/10° zigzag test and 35° turning circle manoeuvre, and the predicted results are compared with those of simulation tests to demonstrate the good generalization performance of the mathematical models. Finally, the proposed modeling methods are analyzed and compared with each other in aspects of application conditions, prediction accuracy and computation speed. The appropriate modeling method can be chosen according to the intended use of the mathematical models and the available data needed for system identification.     

MOSES软件在系泊浮体运动计算中的应用研究

采用MOSES软件计算某起重船迎浪下的水动力性能和运动响应,并对该船进行缩尺比为1:50的模型试验。通过软件计算结果和试验结果的对比,分析计算模型的网格划分、二阶波浪力计算方法和粘性阻尼等关键参数的选取对MOSES计算系泊浮体运动的影响,为MOSES软件在系泊下运动计算方面提出建议。     

Application of extended state space to nonlinear ship rolling

It is well known in the field of marine hydrodynamics that the added mass, damping and wave exciting forces are functions of frequency (Newman, 1977. Marine Hydrodynamics. MIT Press, Cambridge). Although most previous studies of nonlinear ship rolling motion have assumed that these forces do not vary with frequency, in this study the frequency dependent added mass and damping coefficients are approximated in the time domain with extended state space variables. Using numerical time simulation (integration), the extended state space model is compared to the constant coefficient model with a constant frequency forcing and the results for two constant value approximations of the added mass and damping are compared to the extended state space model with a multiple component pseudo random forcing.     

A moving PIV system for ship model test in a towing tank

A moving particle image velocimetry (PIV) system was successfully developed and used in a large towing tank for ship model tests to observe velocity fields near ship models. The experimental method involved adjustable optical devices for various test conditions and a special particle-seeding device. The streamwise and cross-streamwise flow fields of a yacht model and a tanker model were measured. Ship type, bottom shape, and towing speed were found to be the causes of problems affecting optical access and image quality. Possible solutions, deeper optical ducts, dark painting color, and pre-processed analysis method, were proposed and discussed.