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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    基于改进人工蜂群算法的船舶管路路径寻优算法分析

    李铁骊王文双刘海洋杨远松...
    1-12页
    查看更多>>摘要：[目的]人工蜂群(ABC)算法具有控制参数少、局部寻优能力强、收敛速度快的特点,但在解决路径寻优问题方面,存在容易陷入局部最优的缺陷.为解决船舶管路系统中的管路路径规划问题,提出一种改进的人工蜂群(IABC)算法.[方法]在传统人工蜂群算法的基础上,在跟随蜂的更新机制中引入遗传算子中的交叉操作,并对交叉算子的交叉概率采用自适应的策略;通过对种群进行的交叉操作寻找全局范围内的新解,并改进侦察蜂寻找新路径的方式,由原来的对路径经过的点进行更新改为对路径中的"路段"进行更新;随后,提出一种适应于解决分支管路路径寻优的改进人工蜂群协同进化算法.[结果]实例验证表明,改进后的人工蜂群算法相比标准人工蜂群算法其路径布置效果能够提升 32.3%～37.4%,收敛速度能够提升17.7%～29.9%.[结论]无论是解决单管路还是分支管路,改进后的人工蜂群算法相比传统的人工蜂群算法求解质量更高、收敛速度更快、稳定性更好.

    船舶管路人工蜂群算法路径规划协同进化

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    基于ASNLS算法的智能浮标浮潜模型参数辨识

    钟一鸣于曹阳曹军军姚宝恒...
    13-20页
    查看更多>>摘要：[目的]针对智能浮标大深度浮潜模型难以精确量化的问题,提出一种抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法(ASNLS),以实现浮潜多参数识别及深度预测.[方法]首先,在智能浮标浮潜运动灰箱模型中引入其执行机构的非线性动作特性以契合实际模型,并将连续型浮潜运动方程转化为离散模式以匹配实际离散的数据采样方式;然后,将离散型运动方程构造为基于相关函数的表达形式,以减弱噪声对参数辨识的影响;最后,通过调整协方差矩阵的取值,实现该浮潜参数辨识算法的抗数据饱和功能.[结果]基于 2021 年智能浮标在南海的大深度试验数据,开展了浮潜运动模型参数辨识及深度预测,验证结果表明:相较于传统的最小二乘算法及支持向量机算法,ASNLS算法的收敛速度更快(较最小二乘算法提高了 31.8%)、深度预测误差更小(不同深度下的平均绝对百分比误差均小于 9%).[结论]ASNLS算法可为智能浮标的深度控制和预报提供有效的浮潜模型支撑.

    智能浮标参数辨识抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法运动预测数据饱和

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    近壁旋转圆柱流场特性数值模拟分析

    王宗鹏刘炳文包燕旭陈威...
    21-30页
    查看更多>>摘要：[目的]为探讨近壁旋转圆柱尾流及流体力特性,对典型间隙比下旋转圆柱绕流进行研究.[方法]对雷诺数Re=200下 3 种典型间隙比(G/D = 0.2,0.8,1.4)的旋转圆柱绕流展开数值模拟,对比不同间隙比和转速比下的圆柱尾流及流体力特性.[结果]结果显示:当G/D=0.2时,圆柱表面脱涡会受到显著抑制,圆柱表面升阻力无波动;当G/D=0.8和 1.4 且转速比较低时,会发生"尾流涡"脱落现象,其结构与 2S模式相似,升阻力系数呈正弦周期性波动,振幅较小;当正旋转速较大时,圆柱表面无漩涡脱落,形成稳定的D模式尾流(随转速比增大由D+模式变为D-模式),"尾流涡层"与"壁面涡层"发生分离,"壁面涡"呈现多周期性脱落现象,升阻力系数呈多周期波动,振幅显著增大;当反旋转速较大时,圆柱表面被一层正涡量的涡层包裹,漩涡脱落受到显著抑制,升阻力无波动.[结论]所得结论可为高效流动控制技术发展提供参考.

    圆柱绕流旋转近壁圆柱升阻力涡层分离

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    展向刚度对拍动式仿生胸鳍水动力性能影响的实验研究

    郭松子李志印
    31-36页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究拍动式胸鳍沿翼展方向结构设计刚度对其水动力性能的影响.[方法]提出一种柔性仿生胸鳍的非均匀展向刚度设计方法.通过搭建的胸鳍水动力性能实验平台,测试 0.3～1.0 Hz驱动频率下不同展向刚度仿生胸鳍拍动时产生的平均推进力与平均侧向力,并结合高速摄像机采集的胸鳍运动图像序列,分析仿生胸鳍展向变形对其产生推进力的影响.[结果]实验结果表明,在测试的拍动频率范围内,柔性仿生胸鳍产生的平均推进力及平均侧向力均与鳍条的展向刚度大小及分布情况相关.通过优化机器鱼样机(XJmanta)柔性仿生胸鳍的展向刚度可使其最大游动速度提升约 45%.[结论]研究成果可用于指导拍动式柔性仿生胸鳍的设计,优化胸鳍输出水动力性能,提升仿生机器鱼本体游动时的机动性.

    仿生驱动器展向刚度水动力实验柔性仿生胸鳍

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    基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

    苗洋封少雄叶代扬裴志勇...
    37-44页
    查看更多>>摘要：[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这 2 种规范对于FPSO风载荷计算的适用性.[方法]建立具有通用型上部模块的某 30 万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩.[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在 10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差 13.6%和 24.5%.[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考.

    浮式生产储油船风载荷遮蔽效应计算流体动力学

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    邮轮开敞区域典型杆件风致噪声特性数值研究

    姚志强吴卫国林永水
    45-52页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究邮轮开敞区域典型杆件产生的风致噪声.[方法]基于计算流体动力学(CFD)联合声类比法、声振耦合法开展气动噪声与风致振动噪声的数值模拟,探究上述两种噪声产生机理及特性.[结果]结果显示,在不同风速下,圆杆、方杆、椭圆杆的气动噪声最大值频率由脱涡频率主导,风致振动噪声最大值频率由结构固有频率主导.3 种不同截面形状杆件产生的气动噪声总体上大于风致振动噪声,且方杆的气动噪声最大.当杆件脉动压力频率接近固有频率时,在大柔度下风致振动噪声会接近甚至超过气动噪声.[结论]设计邮轮开敞区域典型杆件时应选择圆形杆件而避免使用方形杆件,且合理选择杆件尺寸,尽量避免杆件脱涡频率与固有频率接近,以此降低风致噪声.

    典型杆件气动噪声风致振动噪声声类比法声振耦合

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    航道碎冰条件下极地船舶冰压力分布特性

    黄家煜周利刘仁伟丁仕风...
    53-61页
    查看更多>>摘要：[目的]为研究船舶与碎冰作用过程中船体冰压力的分布情况,对航道碎冰条件下的极地船舶进行数值模拟分析.[方法]采用离散元法(DEM)对船舶与碎冰进行建模,假设碎冰是由理想的二维圆盘构成,并考虑海流对碎冰单元的浮力、拖曳力及附加质量的影响;利用MT Uikku号冰水池模型试验结果对数值模型进行验证,对比分析不同航速和冰况对船体区域冰压力的影响.[结果]结果显示,当船舶在航道碎冰中运动时,冰载荷主要集中在船首;船首区域的冰压力随冰厚、航速和碎冰密集度的增加而增大,其中冰厚是影响冰压力幅值最大的因素;碎冰区航行船舶的首部区域冰压力影响最大,船首过渡区冰压力影响显著.[结论]所提数值分析方法可为极地船舶安全航行和结构设计提供一定的参考.

    极地船舶冰载荷碎冰冰压力离散元法

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    考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化

    刘经京吴海燕余龙
    62-70页
    查看更多>>摘要：[目的]全球减碳背景下,为应对极地船舶设计建造的环保要求,需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究,以获得最佳节能型线.[方法]针对极地探险邮轮的跨洋航行特征,采用航区权重方法进行量化评估,分析碎冰对阻力和推进效率的影响.应用计算流体力学耦合离散元法(CFD-DEM)来分析螺旋桨的碎冰水域性能,建立以联合自航功率为目标的优化模型,进而对全船参数化模型开展设计航速下的优化计算.[结果]计算结果表明,优化后的船型可以满足排水量要求,有效降低了 2 种水域下的航行功率,其联合自航功率降低了 9.71%.[结论]研究成果验证了基于权重优化方法的可行性和合理性,可为极地探险邮轮的型线和推进器优化设计提供参考.

    极地探险邮轮型线优化权重法计算流体力学耦合离散元法

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    基于船舶-流场耦合作用的内河航段船舶航行虚拟辅助驾引

    谭昆郭涛宋成果苗洋...
    71-80页
    查看更多>>摘要：[目的]为进一步提高船舶航行的安全性,对船舶辅助驾驶决策相关内容开展研究.[方法]针对选取的两段内河典型航段,基于实时数字航道流场信息,考虑航行规则约束,模拟船舶-流场耦合作用下的复杂流场航段虚拟辅助驾引.模拟南京和东流航段的虚拟辅助驾引,给出相应的安全驾驶方案,在航行过程中对船舶速度、位置和航向等信息进行实时追踪.[结果]仿真结果表明,基于Fluent二次开发的船舶-流场耦合作用的算法可有效解决船舶多自由度运动耦合和船舶-流场多物理场耦合的解耦问题;遇见弯道或分汊时,操小舵角长距离航行可以在避免降速和较大横移的同时实现船舶的安全航行.[结论]该算法可以有效对接数字航道流场信息,开展复杂流场环境下内河航段船舶航行的过程模拟,结果可为内河航段船舶智能航行决策提供数据支撑.

    智能船舶虚拟辅助驾引流体-船舶运动耦合内河航段

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    专家控制-改进S面算法在近水面航行器运动控制中的应用研究

    李超师子锋张承科艾艳辉...
    81-89页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在提高舵板响应速度和效率,以满足近水面航行器在静水及波浪干扰下的深度保持和姿态控制要求.[方法]在S面算法的基础上,提出一种具有更快收敛速度的改进S面控制算法,并与专家智能控制相结合,建立闭环专家控制-改进S面算法的混合控制模型,构建混合算法控制器.对比分析PID算法、S面算法、改进S面算法以及专家控制-改进S面算法在近水面航行器航行深度、姿态控制间的差异,并进行波浪干扰下的运动预报.[结果]预报结果表明:改进S面算法在静水航行控制中可提高收敛速度,波浪干扰下可降低纵摇幅度;专家控制-改进S面算法能够提高舵的控制效率,在静水中快速实现航行状态稳定转换,在波浪中有效降低近水面航行器垂荡和纵摇幅值 30%以上.[结论]所提专家控制-改进S面算法对近水面航行器运动稳定性的提高适用性良好.

    改进S面算法专家控制近水面航行器波浪干扰运动稳定性

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