变结构滑行艇斜浪航行耐波性数值分析

为改善传统滑行艇在波浪环境中耐波性问题,提出了一种兼具快速性与耐波性的变结构滑行艇,通过收放两侧片体实现滑单体形态与三体形态之间自由转换。为分析片体在斜浪航行中的减摇效果,采用数值方法对滑行艇2种形态在斜浪航行中的耐波性进行对比分析,结果表明：片体能够起到减横横摇作用,且其减横摇效果在单体形态的共振区域内最明显,在βw=60°时,片体最多能减少70.45%的横摇幅值。     

海浪对水下垂直运动航行体出水姿态的影响分析

水下弹道是潜艇垂直发射导弹特有的一段弹道,导弹在航行过程中受到表层海水自然流动的影响,运动姿态发生复杂变化,其中,以海浪的影响最为明显。根据二维线性波理论在发射坐标系下建立了波浪模型,通过莫里森方程分析了海浪对水下垂直运动导弹的作用形式,建立了导弹水中运动数学模型,借助有限元思想,在Matlab/Simulink环境下仿真分析了不同航向和浪级下导弹水中运动姿态的变化规律,结论可为研究潜射导弹水中弹道提供参考和依据。     

基于RTK的测量艇实时姿态模型研究及应用

当前,小艇挂载单波束测深系统实施水深测量时,易受风、流、涌浪等复杂因素影响,导致水深测量精度偏低。为了探究船体姿态对水深测量数据精度影响机理,提升单波束水深测量精度,基于RTK实时测定船体三点的高程,结合小艇姿态改正模型,确定小艇实时姿态、航向、换能器动态吃水及升沉,重算深度及位置。通过在珠江口某海域设置不同姿态场景实测数据,计算实时小艇姿态等数据,分析不同船姿态对测深精度的影响规律,重算了水深及位置数据,有效地提高了单波束水深数据精度。     

结合速度障碍法的无人艇编队控制策略研究

在实际的工程运用中,领航者–跟随者算法无法解决无人艇在编队形成过程中的相互碰撞问题,往往需要提前确定编队初始状态,避免编队无人艇之间的相互碰撞。针对该缺陷,将速度障碍法引入领航者–跟随者算法,并将威胁评价引入速度障碍法中,以解决无人艇在编队过程中的相互碰撞问题。建立了无人艇的运动仿真平台,并对提出的无人艇编队控制策略进行了仿真试验。试验表明：该算法提高了编队控制的稳定性,降低了编队形成过程中的碰撞风险。     

辅助风帆对船舶航行性能影响的理论研究

以日本国东京水产大学实习船“海鹰丸”作为研究对象 ,分析计算了在船舶航速一定的条件下安装辅助风帆对船舶航行性能的影响。结果表明 :安装风帆时 ,在风向角为 90°时获得功率达到最大值 ;横向漂移对船舶航行的影响较小 ;获得功率最大可达总功率的 4 4 %以上。     

基于总有机碳法的超滤膜截留性能测定研究

随着超滤技术在海水淡化预处理的应用推广,其性能检测和质量控制已引起广泛关注。截留性能是判断超滤膜质量优劣的主要指标,科学、准确测量截留性能对超滤膜研发、生产及应用具有重要意义。本文以葡聚糖为超滤膜截留性能测试基准物,研究了总有机碳法测定水溶液中的葡聚糖浓度,并计算超滤膜对葡聚糖的截留率。结果表明,水溶液中的葡聚糖浓度与总有机碳测试峰面积呈良好线性关系,相关系数R达到0.999以上,回收率为89.1%～108%,相对标准偏差为0.3%～2.7%,超滤膜截留率测试结果与现行标准中规定的浊度法一致。方法具有操作简便、重现性好、灵敏度高、稳定可靠等优点,适用于超滤膜截留性能测试。     

Comparison of numerical solution and semi-empirical formulas to predict the effects of important design parameters on porpoising region of a planing vessel

Stability of the marine vessels in different conditions is one of the most important problems in the design of a planing vessel. In this research, the effects of some important design parameters (mass, longitudinal center of mass, deadrise angle, and length) of DTMB 62 model 4667-1 planing hull on the drag and also on the longitudinal dynamic stability (porpoising) are investigated in the velocity range of 2.12–8.486 m/s in calm water. In this paper, both numerical simulation of Reynolds Average Naiver Stokes (RANS) equations and semi-empirical formulas of Savitsky are used to analyze the motion of a 4667 planing vessel in calm water with two degrees of freedom (2DOF). For this purpose a finite volume, ANSYS-FLUENT, code is used to solve the Navier-Stokes equations for the simulation of the flow field around the vessel. In addition, an explicit VOF scheme and SST- Kω model is used with dynamic mesh scheme to capture the interface of a two-phase flow and to model the turbulence respectively, in 2DOF model (heave and pitch). Also, the results of both methods are compared with each other. According to the present results, changing the aspect ratio of the vessel and also the longitudinal center of gravity have the most effect on the porpoising region.     

GNSS船姿测量方法及对多波束测深精度的影响分析

GNSS船姿测量以其观测误差不随时间累积的特点得到了广泛研究和应用,本文基于三天线GNSS船姿测量方式,构建了波束脚印误差与姿态误差间的关系模型,设计仿真实验分析了基线长度对姿态误差的影响,以及不同水深环境下姿态误差与GNSS定位误差的关系。为突破传统RTK在测量距离上的限制,本文采用PPP、PPK、MBD (动态参考站差分)三种方法进行GNSS船姿计算,并通过海上实验与高精度惯性导航系统进行对比分析,结果表明使用MBD测姿结果要优于PPK和PPP模式,得到的航偏角、横摇角、纵摇角标准差均在0.1°左右,可满足通常情况下多波束测深对姿态精度的要求。     

基于实测应力的半潜平台疲劳损伤分析

疲劳破坏是海洋结构物发生破坏的一种主要形式,深水半潜平台在海上运输、作业、停滞时会受到交变的风、浪、流载荷作用,进而引起结构关键节点处的疲劳损伤,影响平台安全性。以"海洋石油981"半潜钻井平台为研究对象,利用光纤光栅应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时历数据。将监测位置划分为四个监测板块,采用四点雨流计数法对测点应力进行处理,得到以离散形式给出的应力循环幅度与相应循环周次。参照DNV《海上钢结构疲劳设计规范》推荐的S-N曲线,基于Miner线性疲劳累计损伤原则,得到各个测点处的总体疲劳损伤度。选取具有最大疲劳损伤度的危险测点,并结合海上实测总时长,预测半潜平台的总体疲劳寿命。     

象山港潮滩坡度对潮动力影响的数值研究

象山港属于狭长型半封闭港湾,湾内分布有大面积潮滩。多年以来象山港内实施了大量海岸工程及养殖工程,湾内潮滩坡度发生了显著变化。基于非结构网格和有限体积数值模式（FVCOM）建立象山港三维潮动力模型,研究湾内不同区域潮滩坡度变化对象山港潮动力过程的影响机理。结果表明：潮滩坡度下降将增大湾内纳潮量,进而增大M2分潮振幅和迟角,反之则反。铁港潮滩坡度的减小（增大）,将改变底部耗散项,进而增大（减小）M4分潮振幅。由于M2和M4分潮的振幅在湾顶较大,所以湾顶（铁港）潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响明显大于侧岸（西沪港）。西沪港潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响是局部的。铁港、西沪港潮滩坡度对湾内潮汐不对称、余流及潮能影响显著。铁港潮滩坡度的改变均会减弱湾内落潮占优程度。西沪港区域潮滩坡度的减小将减弱湾内落潮占优趋势,反之则反。铁港和西沪港潮滩坡度的减小,将增大余流大小及潮能密度,进而潮能耗散增大,反之则反。研究结果对河口海岸潮滩区域的工程建设及生态修复有重要参考价值。     

一种基于状态空间模型的浮式海上升压站平台动力响应计算方法研究

浮式海上升压站的动力响应分析是其设计阶段的重要内容,对浮式升压站进行结构优化进而改进其水动力性能意义重大。提出一种基于状态空间模型的浮式海上升压站平台动力响应算法,该方法通过频域拟合的方法计算延迟函数频响函数有理分式的系数,得到延迟函数的极值和留数,进而构建延迟函数的状态空间模型,通过状态空间模型代替Cummins方程中的卷积项,从而计算浮式海上升压站的动力响应。采用日本福岛示范项目的浮式升压站模型对方法进行验证,结果表明计算得到的动力响应与商业软件SESAM计算结果吻合较好,说明方法的有效性。     

海洋沉积物粒度参数3种计算方法的对比研究

海洋沉积物粒度参数是反映沉积物物质来源及水动力条件的敏感性指标。目前国内对海洋沉积物粒度参数计算方法并不完全统一,制约了粒度数据的整合和使用。利用长江口外近海348个表层沉积物粒度数据,分别使用Folk和Ward的图解法公式、Collias等的矩法公式和McManus的矩法公式进行了粒度参数的计算。运用相关分析和基本统计分析等方法,讨论了不同方法计算结果间的差异和影响因素。结果显示:图解法与矩法计算的平均粒径和分选系数分别呈显著线性相关,且不受沉积物物质来源的影响。对于偏态和峰态,3种不同方法计算结果的相关性较低,甚至表现为不相关。不同方法计算的沉积物粒度参数的差异性均与沉积物类型和频率曲线分布形态有关。当物质组成均匀、频率曲线近正态分布时,不同方法计算的粒度参数的相关性显著提高。当沉积物较粗或较细时,粒度分布偏离正态且具有明显尾部特征,用不同方法计算结果的差异会随之增大。对3种不同公式综合对比认为Collias等的矩法公式反映沉积物粒度分布特征更加灵敏、可靠,建议在进行资料整合时采用。     

两类El Niño事件对中国近海及毗邻海域海表温度的影响

为研究东部型和中部型两类厄尔尼诺(El Ni?o)事件与中国近海海表温度(sea surface temperature,SST)变化间的联系,基于中国科学院大气物理研究所连续80年(1940—2019年)的SST再分析数据,采用EOF分解、合成分析等方法做了初步分析,发现中国近海及毗邻海域近80年SST变化与全球变暖密切相关。并且两类El Ni?o事件对中国近海SST变化的影响存在显著差异。东部型El Ni?o事件发展过程中,中国近海及毗邻海域SST在发展年主要为负异常,衰退期为正异常;中部型ElNi?o事件发展过程中, SST变化区域差异大,发展年日本附近海域为正异常, 28°N以南为弱的负异常。两类El Ni?o事件引发西太平洋风场反气旋涡的时间、位置与强度等的不同,是造成中国近海风场与海表温度异常(sea surface temperature anomaly, SSTA)差异的主要原因。     

混凝土试验中一类特殊问题的拟合方法研究

混凝土多轴疲劳试验样本因其含有大量的重复数据和试验数据离散性极大,因此许多传统的方程拟合方法都不适于这类特殊问题。对基于最小二乘法的多元线性或可化为线性的非线性拟合问题,对一切可能方程的求法进行了改进,并对各种方法进行了全面比较研究,最后找到了适用于混凝土疲劳这一类特殊问题拟合的R估计方法。利用相对较好的拟合方程查找异常值,然后据此分析异常值产生的原因,从而指导进一步的试验或者对异常值进行有效处理。     

基于时间平均的海底沉积物声速预测

在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。     

基于时间平均的海底沉积物声速预测

在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。