- 陈帅;蒋彩霞;王子渊;张凡;王艺陶;
为了泛化模型试验小样本数据，减少试验成本，本文以某船波浪载荷短期预报为研究对象，基于迁移学习建立多源波浪载荷融合（multi-source wave load fusion, MSWLF）方法。首先，将拉丁超立方抽样（Latin hypercube sampling,LHS）、数据处理与分析、切片理论和深度神经网络（deep neural networks, DNN）结合建立低频波浪载荷智能预报（low frequency wave load intelligent prediction, LFWLIP）方法，实现线性波浪载荷的智能预报。其次，将贝叶斯优化算法和DNN结合，构建优化数学模型，通过计算得到精度较高的LFWLIP模型。最后，以理论计算波频数据作为源域一、规则波模型试验波频数据作为源域二、不规则波模型试验合成数据（波频与砰击叠加）为目标域，基于迁移学习对不规则波工况下的波浪载荷预报进行二次修正。结果表明：在任意工况下，MSWLF方法能以较高的精度预测不规则工况下的波浪载荷短期预报值，载荷预测值与试验值误差小于20%。该方法对于不同海况尤其是高海况下船舶波浪载荷快速评估具有重要意义。
2023年10期 v.27;No.240 1431-1444页 [查看摘要][在线阅读][下载 2438K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：3 ] - 刘维勤;胡雨晨;曹俊伟;徐双喜;吴轶钢;
高速艇多采用滑行艇型，在波浪中高速航行时，其砰击载荷、运动和结构响应具有十分复杂的强非线性特征。目前尚无有效的数值方法评估高速艇的砰击载荷及其响应，因此多采用模型试验的方法进行测试。本文针对某高速滑行艇开展水池模型试验研究高速艇在波浪工况下的砰击载荷和响应特性；根据相似理论和水池参数确定模型主尺度和波浪工况；根据测试目的制定模型的结构方案，确定模型的参数测点布置方案，并制定高速艇模型试验方案；试验获得高速艇模型在波浪工况下高速航行时的系列砰击压力、加速度和船舯弯矩等试验数据，并对相关数据进行统计分析；通过研究航速、波高、波长等参数对高速艇砰击载荷和响应的影响，得到各工况下压力峰值沿船长的变化规律以及高速艇在波浪海况下的砰击载荷和结构响应特性。本试验研究对于高速艇的实船设计研发具有指导意义。
2023年10期 v.27;No.240 1445-1454页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K] [下载次数：441 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 杨博睿;张桂勇;王双强;严博骞;王鹏;
浸没光滑点插值方法（immersed smoothed point interpolation method, IS-PIM）是一种基于浸没类方法框架，采用光滑点插值方法（smoothed point interpolation method, S-PIM）作为固体求解器的流固耦合计算方法。在IS-PIM以及其它基于浸没类方法框架的方法中，流固耦合力是基于虚拟流体拉格朗日网格求解的，但这种求解方式忽略了流固边界节点的速度梯度，导致无法计算边界粘性力，尤其是在模拟低雷诺数流动时，会产生较大的数值误差。本文针对上面的问题，提出一种基于真实流体欧拉网格求解流固耦合力的新思路。经过算例证明，该方法无需额外修正即可有效计算流固边界的粘性力，提高了计算精度。
2023年10期 v.27;No.240 1455-1463页 [查看摘要][在线阅读][下载 1105K] [下载次数：126 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 海青;陈伟政;颜开;
近年来水力空化技术在降解废水领域快速发展，为提高空化降解效率，本文提出一种基于窄缝型文丘里管的新型空化发生器，其主要特征是在喉部固定了分流部件，以达到增加剪切面积、提升空化汽泡产率的目的。为探究新型空化器的空化流场特性，本文基于稳态RANS方法在均匀多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型条件下对其进行数值模拟。围绕入口压力、扩张角度和喉部几何结构的特征尺寸对空化体积的影响规律展开对比分析。定义喉部特征长度L与喉道总长L_(th)的比值γ作为控制参数。数值模拟结果显示：空化数小于0.45时，γ值对空化体积影响较为显著，空化程度随入口压力增大而增强，随扩张角度增大而减弱；当入口压力为0.6MPa（空化数Cv=0.22）、扩张角度为10°、γ为0.67时，空化体积达到最大值。
2023年10期 v.27;No.240 1464-1474页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K] [下载次数：655 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 俞俊;程小明;张凯;倪歆韵;苗玉基;刘小龙;
为获得恶劣海洋环境的载荷，需对大型框架式渔业平台主体框架和网衣的复杂水动力特性加以分析，以设计合理、经济的系泊系统。引入莫里森公式计算主体框架和复杂网衣所受的拖曳力和惯性力，通过三个方向的等效水动力系数，考虑平行于网面的遮蔽效应，建立精确模拟大型框架式渔业平台水动力特性的模型。模拟渔业平台自由衰减的数值分析结果表明，其垂荡、纵摇和横摇运动自然周期远大于常规浮式结构物。在此基础上设计综合采用聚酯、锚链的平行式复合系泊系统，赋予整个系统在横向较小的刚度。通过对渔业平台在不同环境条件下遭受的水动力和系泊张力进行的3小时时域数值分析评估，结果表明缆绳张力满足设计要求：完好状态下保险系数为2.07，单缆破断下保险系数为1.463。
2023年10期 v.27;No.240 1475-1486页 [查看摘要][在线阅读][下载 3915K] [下载次数：396 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 朱倩云;梁玉珂;沈林维;
横摇功率谱密度的预报是船舶耐波性分析的重要环节。本文以带有舭龙骨的船舶模型DTMB 5512为研究对象，采用CFD方法对船舶横摇频率响应进行计算。首先利用重叠网格法建立船舶在自由液面中横摇运动的数值模型，进而在可靠验证的基础上，数值研究航速、遭遇频率和波浪方向对船舶横摇响应的影响；接着，基于P-M波谱公式推导出海浪自相关函数表达式，结合目标海域的海浪数据对其进行参数修正，获取该目标海域的自相关函数，从而得到目标海域海浪谱；最后，将频率响应谱与该目标海浪谱相结合，得到横摇谱密度。
2023年10期 v.27;No.240 1487-1495页 [查看摘要][在线阅读][下载 1707K] [下载次数：123 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 赵冰;姜季江;付世晓;许玉旺;
系泊系统是保证浮体安全定位作业的重要装备，在不同设计阶段可采用不同的数值分析方法。准静态方法采用悬链线方程模拟系泊系统，解耦动力方法将准静态方法获得的船体运动响应作为系泊系统有限元模型的顶端运动边界条件，耦合动力方法将船体运动方程与系泊系统有限元动力学控制方程联立求解，这三种方法耦合程度依次增强。为了对比不同分析方法的计算精度与效率，针对FPSO采用三种数值方法开展多点系泊系统总体动力响应计算，通过对比分析船体运动响应及系泊张力结果发现：系泊系统对船体运动具有一定的阻尼作用，在准静态方法中需予以考虑；相对于耦合动力方法，解耦动力分析方法能够在保证计算准确性的基础上节省计算时间，提高计算效率。
2023年10期 v.27;No.240 1496-1506页 [查看摘要][在线阅读][下载 2474K] [下载次数：353 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 张茴栋;李琪;史宏达;
液舱晃荡是LNG(Liquefied Natural Gas)船设计中需要考虑的关键因素之一，晃荡现象除了会影响船舶的稳定性之外，还会损坏船体结构。为了能够有效地抑制液舱的晃荡，本文提出一种新型的DBA(Different Baffle Angle)隔板结构，重点考虑最危险载液率条件下，液舱发生晃荡共振时，不同转角及尺寸DBA隔板的制荡效果。通过对比晃荡波幅极值、壁面压强曲线、流场速度幅值以及液体的流动状态，甄选出最优隔板的结构形式。研究发现，DBA隔板会导致液舱的固有频率发生突变，诱导产生的涡旋可以有效地消耗激励频率附近的能量，当翼缘隔板与底部隔板长度相等且转角为60°时，DBA隔板制荡的效果最佳。
2023年10期 v.27;No.240 1507-1516页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K] [下载次数：270 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：1 ] - 韩彦青;巩庆涛;徐胜男;楚胜涛;
针对我国东南部海域中等水深（以60 m水深为例）及环境载荷特点，本文基于某10 MW海上风机，提出了一种小水线面、浅吃水、可自浮整体拖航运输安装的张力腿浮式风机基础结构。通过基础结构主要参数的优化设计及对其在工作海况和极端海况下的结构动力响应进行研究，验证其适宜性。研究结果表明，水深较浅会导致系泊系统较短，基础纵荡自振频率接近常见波浪频率范围，可能产生较大的共振响应，在不改变结构质量的情况下，可通过增大下部边立柱及浮筒的高度、减小其宽度以增大结构纵荡附加质量；当预张力较大时，纵荡自振频率较大，可能与一阶波浪载荷发生共振；应合理设置浮式风机基础质量，当基础质量较小时，可能引起较大的结构动力响应。
2023年10期 v.27;No.240 1517-1528页 [查看摘要][在线阅读][下载 3019K] [下载次数：1015 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ]