船体纵横摇工况下海面风测量数据偏差分析

采用CFD方法模拟船体纵横摇工况下船舶海面风测量过程,分析船体、上层建筑造成的气流畸变以及船体摇摆对海面风测量数据偏差的影响规律,利用海上实船实验数据对仿真结果进行验证,结果表明:考虑船体摇摆工况的仿真结果更接近实验数据;船体、上层建筑对海面气流的影响不可忽略,仅通过船体姿态校正相对风测量数据是不充分的;船体纵横摇工况下测风点处平均相对风速偏差不仅与迎风角度有关,还与海况有关。随着相对风速增大,同一迎风角度条件下的平均相对风速偏差趋于稳定,船体周围瞬态气流场在时间平均后呈现雷诺数无关性。     

威海-大连航线实测风与沿岸站、海岛站对比分析

对威海-大连航线"生生-1"号船舶站测风资料进行了普查、优选和预处理,首先考察了船舶站测风资料所代表的航线风的变化规律;在此基础上结合目前海上航线保障服务和现行参考站点,对比统计分析了2011年1—12月船舶站、刘公岛、成山头的风向、风速偏差,以期为海上航线的风预报提供一些参考。结果表明:(1)船舶站主导风向的变化呈现明显的季节规律,且与季节特征相符。风力以4—5级为主,夏季3级以下风频率最多,秋冬季6—7级大风明显增多;(2)除了样本量较小的1月份,其余11个月船舶站和成山头/刘公岛的风向平均偏差不大。在不同的季节,海岛站和沿岸站对航线风的代表性有所不同。在春季(尤其4月),刘公岛和船舶站风向较接近;而在冬季(尤其12月),成山头和船舶站风向更接近。在1—6月,船舶站风向较成山头有逆时针偏差,在8—12月则为顺时针偏差;而4—12月,船舶站较刘公岛有顺时针偏差;(3)船舶站和成山头/刘公岛风速相关显著,尤其在4—12月,最大风和极大风显著相关。船舶站风速往往大于成山头和刘公岛,且1月、2月偏差最大,4—9月相对较小,极大风速偏差大于最大风速偏差。总体而言,成山头与船舶站的风速差异较刘公岛小一些。     

航行船舶真风误差源分析

真风对海上航行的船舶有重要的气象导航意义,若真风测算不准确,会给导航员造成误判,影响船舶安全航行,但在船舶等运动平台上真风无法直接测量,只能依靠矢量模型计算间接获取。根据真风解算模型和误差传播规律,推导了船舶真风误差模型。在矢量模型中,航行船舶真风误差主要来自于船风和相对风的计量误差,船风的计量误差主要是由于航速航向的选取问题导致的误差,相对风的测量误差主要包括传感器自身精度、安装误差、平台姿态影响和系统性干扰误差等几个方面。以船舶转向过程为例,分析了航行风与相对风的变化规律,结合船体运动姿态,加入运动补偿修正量,建立了船舶转向式真风补偿模型。     

船舶自动气象站真风观测试验与数据可靠性分析

阐述了移动平台真风观测的实现原理,利用仪器观测到的相对风和船风的矢量关系获取实际的风向风速。首次设计外场车载试验方案,开展移动平台周围环境、移动速度、移动方式、风传感器安装位置等因素对真风观测影响的研究。船舶自动气象站研发阶段,通过车载试验验证移动平台真风观测算法的合理性,对算法不断改进,使真风更加接近观测事实。船舶自动气象站应用阶段,对船舶进出港时动态和静态真风数据,以及与航线附近海岛站观测的风进行对比分析,利用二者的均方根误差表征船舶站风和自动站风的误差大小,以此评估真风观测数据的可靠性。     

Fraunhofer 漂浮式雷达与固定式测风塔测试阶段结果对比

为了验证国内首批漂浮式雷达测风装置的相关性和可靠性,了解设备测风精度的真实水平,在福清兴化湾样机试验风场区域通过漂浮式雷达测风装置与岛屿固定式测风塔同步测风。利用3个月的实际测风数据,对比分析岛屿固定式测风塔测风数据和漂浮式雷达测风装置在10,70,90和110 m四个高程的风速和风向数据,验证2种设备测风数据的完整性、合理性和相关性,最终论证漂浮式雷达测风装置在风速和风向方面的可靠性。对比结果表明:漂浮式雷达测风装置数据合理,完整率达到90%以上,相关系数超过0.95,漂浮式雷达测风装置各高度风速、风向均满足风资源评估的要求。     

烟台船舶自动气象站测风数据可用性初探

为进一步改造船舶自动气象站、提高其测风监测数据质量,对航行在烟台北部海域的渤海轮渡公司的5条客滚船和北海救助局的5条救助船上的船舶自动站的测风探测数据与海岛站气象数据进行了多角度对比分析,发现,渤海轮渡5艘船舶站航行时风速异常偏大,不能使用。船在港口停泊时,风速正常,但不能代表海面风。救助局船舶站风速无明显异常,可参考使用。据此提出了双GPS改造的合理化建议。渤海金珠轮进行双GPS改造后,异常值明显下降。     

艏艉线型优化对船舶阻力性能的影响

为提高母型船阻力性能,以船体阻力性能为优化对象,基于改造母型船法,研究船舶球鼻艏以及船尾线型的改变对船舶阻力性能的影响.采用高度集成化的Tribon系统、可视化绘图软件Auto CAD及CFD(Computational Fluid Dynamics)通用前处理软件ICEM联合建模的方法来建立船体模型.通过模拟计算结果与实验值的对比分析,验证CFD技术在船舶阻力性能预报中的合理性和有效性.通过对比3种不同球鼻艏时的船体阻力得知:从阻力性能方面考虑,对于低速丰满型船舶选用普通型球鼻艏以及中高速船舶采用上翘型球鼻艏均可以获取较好地减阻效果.同时比较不同航速下尾部线型对船体总阻力的影响表明,选优后的方形尾在相同的航速下阻力低、消耗的功率小、形状效应小、黏压阻力和摩擦阻力也相对较小.     

船(或浮标)上风杯风速传感器某些测风效应实验分析

一、前言 船(或浮标)上的风杯风速传感器测量风速时,由于船体(或浮标体)的结构问题或风浪的作用,风杯转轴有时倾斜或随浪摆动起伏。由此而能引起多大的测风误差,应进行探讨。因为这关系到对海上测风数据的正确分析和对船(或浮标)上测风仪器工作质量的     

卫星散射计与海面平台所测的风场数据比较

基于南海北部海面PY30-1石油平台气象站测风仪2011年7月19日—2012年9月17日实测的风场数据,分别开展了对卫星搭载的ASCAT和HY-2散射计所测风场数据的比较研究,分析散射计的测风能力(选取的时空窗口为30 min和25 km)。结果表明:在南海北部海域,ASCAT 散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为2.53 m/s,风向偏差较大,均方根误差为47.87°;HY-2散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为3.41 m/s,风向的均方根误差为58.66°。分别按低、中和高风速的不同条件将ASCAT和HY-2散射计所测的风场数据与PY30-1石油平台气象站观测的风场数据加以比较可知,ASCAT和HY-2散射计都具有较好的测风能力, 前者所测风速与PY30-1石油平台气象站测风仪观测风速的均方根误差稍小于后者。在150 min和15 km的时空窗口下,ASCAT与HY-2散射计所测风速的均方根误差为0.72 m/s,风向的均方根误差为8.50°。     

船载超声波测风系统设计与研究

设计了可应用于船载条件下风速风向测量系统,该系统基于超声波传播时间差法原理,并采用由陀螺仪、加速度计和磁力计组成,全球导航卫星系统辅助的低成本微型组合导航技术来测量风速风向。硬件设计方面搭建了以STM32F4xx和可编程逻辑器件为核心的船载测风硬件系统,软件设计中通过编程实现对测量数据的采集和分析处理。该系统可实现船载海洋环境风速风向参数的智能化采集、管理及发布,具有广泛的应用前景和较高的应用价值。