深远海养殖工船液舱晃荡与船体运动耦合分析

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jf8410
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
建造深远海养殖工船是我国海洋强国发展战略的需要,有利于转变渔业生产方式,改善水产品质量,但巨量的养殖水体也可能给养殖工船安全性带来挑战。本文基于SESAM软件计算船体水动力系数,脉冲响应函数法预报船体运动,FLUENT软件数值模拟液舱晃荡,最后数值求解液舱晃荡与船体运动耦合方程。本文主要工作如下:为验证CFD商用软件FLUENT数值模拟液舱晃荡的有效性,对载液容器在各激励频率下的水平简谐晃荡试验进行了数值模拟,并与文献结果对比。通过对比数值模拟与试验得到的水平方向壁面压力,发现晃荡频率较低时,数值模拟结果与试验结果吻合良好;但当频率较高时,自由液面出现较大变形,数值模拟结果仅能描述壁面水平压力随频率的变化趋势,而对具体数值的预报不甚理想。由于养殖工船的晃荡频率在FLUENT能准确预报的频率范围内,通过FLUENT数值模拟养殖液舱的晃荡是可行的。为验证本文离散求解液舱晃荡与船体运动耦合方程方法的有效性,针对工船模型在不同载液率下的自由横摇衰减试验进行了数值模拟。为缩小计算规模,以一对规则液舱的4倍晃荡力代替四对规则液舱的晃荡力。数值模拟与试验得到的横摇角度时历吻合良好,验证了脉冲响应函数法对船体运动预报的有效性,也验证了本文采用的数值方法的有效性。最后对无航速载液养殖工船在不同频率横向规则波激励下的横摇、垂荡时域耦合运动进行了数值模拟,得到了船体横摇、垂荡幅值响应算子(RAO)。通过对比考虑液舱晃荡与固化水两种情况下的船体运动响应,发现在不同的波浪频率下,液舱晃荡力起到促进或者抑制船体运动的作用。进一步对比分析液舱晃荡力与波浪力,发现当船体运动稳定后,若液舱晃荡力与波浪力相位接近,则该波浪频率下液舱晃荡力将促进船体运动;若两者相位相差较大,则液舱晃荡力将抑制船体运动。对比分析考虑液舱晃荡与固化水假设两种情况下得到的横摇RAO,发现液舱晃荡使横摇RAO最大值上升43%,最大值对应的波浪频率也有所下降。说明液舱晃荡在一定海况下将大幅促进船体横摇运动,给船体耐波性提出更大的挑战。
其他文献
广域舰船目标探测技术是海洋侦察监视的关键技术之一,对国家的海洋安全和海洋权益的维护有着重要作用。目前常见的基于天基雷达的广域舰船目标探测技术有电子侦察探测和基于SAR图像的舰船目标检测。电子侦察探测技术在舰船目标静默情况下无法发挥作用。基于SAR图像的检测方法需要对监控区域进行遍历成像。由于舰船目标在海表面上稀疏分布的特性,该方法对无目标海域的成像会造成资源和时间的浪费。在这一背景下,本文提出了基
传统的工厂主要靠人力操作叉车完成不同工艺点之间玻璃的运输任务。使用多AGV系统能够通过服务器操控多辆小车并发完成这些工艺点之间的运输任务。对于多AGV系统而言,一套成熟稳定的多AGV调度分派平台是这一任务能否稳定高效执行的关键。调度平台在整个多AGV系统中扮演着完成路径规划并计算执行步骤、分配小车并全程控制小车、与监控人员进行交互的作用。本学位论文以某玻璃工厂的应用为背景,基于工厂中的运输需求,开
大直径泥水盾构在部分黏土地层中掘进时刀盘易发生结泥饼问题,盾构刀盘结泥饼后造成盾构掘进速度下降,盾构能耗增大,也可能对地表结构产生不利影响。本文以郑州豫机城际铁路下穿南水北调干渠盾构隧道施工为背景,针对大直径泥水盾构在黏土地层中刀盘结泥饼问题,进行半舱气压法和全舱泥水法条件下的掘进机理分析,研究了半舱气压工法下盾构掘进参数和地表沉降特征,主要内容和成果如下:(1)阐明泥水盾构半舱气压工法原理,分析
平流层飞艇是一种能够在平流层以较低速度飞行或者长时间驻空的新型绿色飞行平台。其具有隐蔽性高、覆盖区域广、工作寿命长、机动性能好、运输能力强等优势,具有极高的军用和民用价值。目前平流层飞艇骨架的减重和力学性能的提高已成为飞艇开发技术的研究重点和难点。碳纤维复合材料凭借其轻质高强的力学性能可以在平流层飞艇领域具有很好的应用前景。根据某平流层飞艇项目的工程需求,本文结合理论分析、试验研究和有限元数值模拟
在现代化军事中,准确识别目标是实现精确打击、加强空中战斗力的重要手段。在数据科学和计算力飞速发展的今天,机器学习尤其是深度学习方法在目标识别领域取得了很好的表现。然而这些方法都依赖于大量的标注数据,学习一个类别就需要成百上千张有标签样例。但实际情况中,尤其是战场环境下,获得大量的训练样例是不可能的。同时,由于样例采集时环境的变化,这些数据之间存在分布差异,在航空航天领域,这样的分布差异尤为明显。那
自动泊车系统(Automatic Parking system,APS)是一种利用传感器技术、计算机技术和自动控制技术来实现泊车环境感知、泊车路径规划以及运动控制的汽车辅助驾驶系统。它能够将人类从繁琐的泊车任务中解放出来,并且能够保障行驶的安全性,因此受到了学界与企业界的广泛关注。尽管现有的APS在工业应用中取得了非常不错的成果,但若想实现彻底替代驾驶员完成泊车仍然存在着不少的挑战,例如汽车偏离预
海洋平台作业环境恶劣,一旦发生事故难以及时救援。海洋平台防爆墙作为重要安全防护设施被广泛运用于海洋平台,其结构性能值得特别关注和深入研究。事故工况下海洋平台防爆墙结构在爆炸冲击下的结构响应特性研究是如今海洋平台结构防护研究的重要方向,具有重大的研究意义和经济效益。本文通过数值模拟方法,在常温下海洋平台防爆墙受爆炸冲击动力响应、高温影响下海洋平台防爆墙受爆炸冲击动力响应、防爆墙结构优化分析等方面进行
作为航空飞行器的一种,直升机在森林防护、救灾和军事领域方面有着重要的作用,旋翼又是直升机最重要的升力和操纵部件,故针对直升机旋翼翼型的气动性能设计一直都是国内外的研究重点和热点。气动性能设计流程中,一个关键步骤是获得旋翼翼型较为精确的气动特性参数,目前主流的方法有CFD数值模拟和代理模型这两种。由于近年来计算机硬件的发展,CFD数值计算效率大大提高,在旋翼翼型静态气动设计上已经应用广泛,但是针对旋
地聚合物是近年来备受关注的一种绿色建筑材料,具有来源广泛、耐酸碱腐蚀和耐高温等优点。由于传统双组份地聚合物采用现场配制,施工不便,制约其在工程中应用。论文以粉煤灰为基材,采用固态激发剂Na2SiO3合成制备单组份地聚合物砂浆,并对其进行纤维增韧改性。论文通过试验研究了前驱体、激发剂掺量、硼砂含量、砂胶比和养护机制对所合成单组份地聚物新拌性能、力学性能以及干缩性能的影响。基于所合成的单组份地聚物基体
千斤顶驱动开合屋盖是一种新颖的结构形式,它通过液压驱动的方式打破了室内和室外空间明确的界限,能够根据建筑用途与天气情况在敞开状态与封闭状态之间进行转换,可以在体育馆、艺术及娱乐场馆、核电站等结构中运用。本文的研究以核岛施工临时开合屋盖为工程背景,该工程采用千斤顶顶升的方法实现屋盖在敞开状态与封闭状态之间的转换。本文就该类结构中千斤顶布置位置优化方法、千斤顶作为结构构件的刚度模型及等效应力应变模型、