浅水浮式生产储油轮运动固有周期特性

对浅水浮式生产储油轮(FPSO)的横摇、纵摇和垂荡固有周期进行了数值计算和模型试验研究．结果表明,在浅水中,随着水深的减小,FPSO运动固有周期增大,当水深与吃水比非常小时,固有周期增大的幅度愈加显著,水深的细微变化也会带来运动固有周期的明显变化．因此,在浅水FPSO的设计和研究中,关于运动固有周期参数的给定必须考虑水深的影响．     

系泊时船间作用力计算模型的浅水修正

系泊船受驶过船影响,船间作用力通用计算模型在浅水中存在着较大误差,针对这种情况搜集了一些船模试验数据,对通用计算模型在浅水中的应用提出了修正方案.从修正后的结果看,修正后的通用计算模型有更高的精度,更加适合用于模拟器中船舶运动的仿真.另外,给出了系泊船受到的船间作用力峰值回归公式,研究了船间作用力在不同水深及初始横距下的变化规律.     

用水深平均雷诺方程模拟有限长直立圆柱绕流

本文用水深平均雷诺方程和水深平均ｋ－ε方程,模拟在浅水宽阔水域中有限长直立式圆柱的绕流．在水深平均后的方程中,由于水深不均匀性所增加的修正源项,改善了控制方程的可解性,保证了在整个计算过程中ｋ和ε值非负．用结构块贴体坐标系方法生成的ＯＣ型网格,为计算提供了良好网格条件．用有限差分法和余量校正法进行离散和计算．本文计算了雷诺数为１２００的圆柱绕流,与Ｎａｇａｔａ的实验结果有很好的一致性．作为尝试,本文还计算了雷诺数为１０５的圆柱绕流,得到了很好的计算结果．     

船舶浅水操纵性能的数值仿真

采用深水MMG船舶操纵运动方程,对其中各水动力导数进行浅水修正,建立了浅水操纵运动数学模型。采用四阶龙格库塔法求解,用MATLAB语言编制了相应计算程序,并对三峡水利工程枢纽通航船队浅水操纵性进行了模拟仿真处理。通过与已有文献试验结果的对比,证明了数值模拟的准确性。通过对浅水中船队回转性和航向稳定性的模拟仿真,研究了浅水对回转性和航向稳定性的影响。发现船队在浅水区域运动,在同样舵角下定常回转圆的直径增大;在同样的回转圆直径下,漂角减小,速度降减小。通过对船队在浅水中Z形运动性能预报,模拟计算的 K、T 指数与试验结果进行了对比,吻合较好。浅水较深水初转期时间增加,超越角减小,说明船队航向稳定性有所提高,相应舵力变小。     

大型船舶浅水增阻和流场特性数值研究

为了分析大型船舶在浅水中航行时浅水效应对船舶阻力和流场特性的影响,以标准船型KCS(KRISO container ship)为对象,采用RANS(reynolds average navier-stokes)方法,对大型船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究,水深吃水比设定为1.5,计算域采用切割体自动划分网格,分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律,为大型船舶在浅水域中航行的水动力特性研究、最佳航速的选择以及航行安全等提供参考。研究发现浅水中航行的船舶,船舶阻力的增加主要为兴波阻力的增加,当航速处于跨临界区和超临界区时,阻力增加更为明显。     

拖曳水池阻塞效应对不同船型影响数值研究

在进行变尺度船模系列试验、大尺度船模自航试验、几何相似船模尺度效应试验或者比较不同尺度水池的试验结果时,必然要遇到阻塞效应问题.在水池尺度较小、船模尺度相对较大时,阻塞效应尤其突出.阻塞效应混在各种分析结果中,影响结论的准确性,必须予以修正.采用计算流体力学(CFD)方法,通过改变计算域的大小来改变阻塞比,利用流体体积分数(VOF)方法捕捉船舶的自由液面,计及升沉和纵倾两个自由度,对两种船型进行了不同阻塞比、不同航速下的阻力数值计算,探究船型、水池宽度和深度与阻塞效应影响程度的关系,获得了阻塞效应的影响规律,并对拖曳水池的阻塞效应修正提出了合理化建议.     

水深对超大型FPSO脉动压力的影响

随着浮式生产储油系统在渤海浅水海域的广泛应用，水深对FPSO波浪载荷的影响问题突现出来．建立了基于三维势流理论的脉动压力数值模型，开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块，对一艘300000DWT（Deadweight ton）FPSO在不同水深海况下的脉动压力进行了研究．计算结果表明，随着水深的变浅脉动压力增大；而且水深越浅，脉动压力增大也越明显．由于浅水中脉动压力的显著增加，从而导致FPSO的波浪诱导垂向弯矩和剪力也明显增大。     

椭圆余弦波在工程上的应用

本文扼要地介绍了椭圆余弦波理论的主要结果．利用这些结果分析了浅水波浪的水面流速和水底流速与微幅波理论的差别．得出了一些有意义的结论。 文中给出了应用椭圆余弦波理论计算浅水中波浪传插时的变形——波高浅水系数们及波长浅水系数 ＫＬ的程序框图．将按此程序计算的结果与微幅波理论进行比较，分析了它们的差别，从而得到了一些有意义的结论． 为了便于工程设计应用，文中提供了计算椭圆余弦波要素的关系曲线。     

浅水对柱体附加质量与阻尼系数的影响

针对港内航行船舶水深吃水比（Ｈ／Ｄ）比较小的实际情况。本文给Ｈ／Ｄ≤２．０时柱形浮体附加质量与阻尼系数的计算方法，可为船舶操纵研究提供参考。     

澳门周围水域潮汐流动的数值模拟

采用有限体积法求解二维浅水流动方程,建立了一种在非规则结构化网格上数值求解平面二维浅水流动的数值方法,其中应用Roe格式计算数值对流通量,并通过MUSCL途径插值界面状态,以对水位插值代替水深插值来消除地形变化对格式的影响;对源项采用分步法及半隐式求解,防止了源项引起的计算不稳定;处理动边界采用人工小水深的方法．应用于澳门水域潮流的模拟,计算结果与实测吻合较好．