拖曳系统计算中拖缆与拖体的耦合计算

针对带有水下设备舱的拖曳系统,提出了一种有效的算法,来获得拖曳系统的运行状态。将拖曳系统分成拖缆和水下拖体两个部分,分别建立运动数学模型。拖缆部分的模型以Ablow和Schechter的运动数学模型为基础;拖体部分的模型采用类似潜器的水下六自由度运动方程。将这两部分方程联立,统一求解,解决两个模型之间的耦合问题。经过数值仿真的检验证明算法具有可行性。     

深海观测系统脐带缆形态分析及计算

通过对水下拖曳系统脐带缆索的受力情况、形态进行分析，建立了三维空间缆索的物理模型和数学模型，并在此基础上编制了计算程序，对6000m深海观测系统脐带缆的性状进行了模拟计算，其结果为深拖系统最佳缆长的确定提供了理论依据。     

水下拖曳系统运动姿态仿真研究

采用凝集参数法建立了水下拖曳系统的三维离散模型,该模型由一系列的质量点和不计重量的弹簧组成.采用数学模型编程对NCEL浮球实验和四个典型拖曳系统进行了仿真计算.计算结果表明此数学模型具有一定的理论意义和工程实用价值.     

拖曳系统拖曳动态过程仿真分析

对于海洋缆索系统,论文针对传统有限段法的不足,提出改进的缆索有限段法,缆索离散为若干弹性缆段组成的多柔体系统,根据缆索的特点选择适当的参考系和广义速率,引入有限元法中的形函数描述段内各点位移,根据Kane方程推导改进缆索有限段模型的运动方程。基于改进的缆索有限段法,提出了模拟拖曳缆索释放一回收过程的变拓扑结构模型,即用可变长度缆段长度的变化和缆段数量的改变建模缆索的释放和回收过程。文中对一海洋拖曳系统进行了动力学仿真,与海洋试验结果比较验证了模型的正确性。     

拖曳线列阵阵形与姿态数值计算

本文提出的计算程序ＣＡＢＬＥ能预报拖缆系统中拖曳线列阵的三维运动,同时可计算各时刻缆索及列阵上相应的应力。系统的运动方程与Ａｂｌｏｗ［１］提出的相似,采用有限差分法计算求解。程序能够计算不同航速定常直航状态下列阵的阵形与姿态,可解决不定常运动（例如回转运动）、考虑流速以及船舶有升沉等多种运动状况的阵形预测。所得结果与其它计算及试验所提出的结果显示出良好的一致性。程序所花计算时间少,计算可靠。程序可运用于实际操作中。     

深水悬链锚泊线粘性阻尼计算

深水悬链锚泊线既为上部浮体运动提供恢复力,同时也提供阻尼力,其中阻尼力主要是由于上部浮体运动牵动悬链锚泊线局部振动和整体运动耗散能量而形成的拖曳粘性阻尼力.利用单根锚泊线由于上部浮体运动而吸收的能量来计算锚泊线的拖曳粘性阻尼.锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,利用Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载.用有限元方法进行非线性时域动力分析,分别计算静水条件和考虑流速分布两种工况下,上部浮体发生慢漂运动、波频运动以及两者组合运动时的锚泊线动力响应,比较不同工况下锚泊线的最大张力和粘性阻尼.     

水下拖曳航行器水动力和拖缆姿态仿真分析

水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态，文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数，并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型，分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明：随着船舶航速的变化，拖曳系统各项参数变化的差别很大；在200 m深度时，6 kn航速相比4 kn航速的总拉力增加73%，而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测，为拖曳系统设计提供技术支撑。     

水下拖曳升沉补偿系统水动力数学模型研究

建立变缆长的水下拖曳升沉补偿系统水动力学偏微分方程组和边界条件.拖缆动力学模型基于Ablow and Schechter模型,拖体采用水下运载体六自由度方程模拟,运用有限差分法离散偏微分方程组和牛顿迭代法计算变缆长情况下拖体深度与拖缆各点张力的动态取值.数值计算结果表明采用收放拖缆的升沉补偿方法能够有效削弱母船升沉运动对拖体深度和拖缆张力的影响.     

水下非均匀拖缆稳态动力学分析

水下拖缆物理参数不均匀会影响拖缆的动力特性,研究非均匀拖缆的参数变化对拖缆动力特性的影响有一定的工程实际意义。建立了拖曳系统运动的三维数学模型,推导出了水下非均匀拖缆的稳态运动控制方程,在首尾两端加上相应的定解条件,直接求得或使用嵌套二分法求得非均匀拖缆在端点的初始值,进而求解稳态动力学方程。借助文献中的拖缆—海底拖车系统算例,通过计算结果的对比,验证了数学模型及计算方法的正确性。通过四阶龙格库塔法进行数值仿真计算,得到了稳态解,分析了非均匀拖缆自身物理参数变化对缆绳系统稳态运动的影响。结果表明,非均匀拖缆的切向阻力系数、法向阻力系数、直径和密度变化会影响稳态缆形和张力分布,影响的程度各不相同。最后给出了两个尾拖船系统非均匀拖缆的稳态运动算例。     

海洋地震勘探拖曳系统动态运动分析及控制算法优化探讨

准确地描述和预报拖曳系统的性能及运动规律是海洋地震勘探拖曳系统设计与应用的前提条件,文章在多年研究水下拖曳系统及拖缆定深器的基础上,对海洋勘探拖曳系统进行详细的分析,并针对自行研制的某型拖缆定深器进行仿真计算,最后提出一些在工程实践中比较有用的结论,可为地震勘探拖曳系统设计提供参考.