船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

船舶横摇非线性阻尼系数识别

根据自由横摇曲线估算船舶横摇非线性阻尼系数,用于预报船舶海浪中的运动．提出了能量衰减函数的概念,并由实际能量衰减函数与估算能量衰减函数之间的方差最小来确定非线性阻尼系数．由船模的自由横摇试验曲线,分别估算了平方阻尼模型及立方阻尼模型的非线性阻尼系数,并与试验数据进行了比较.结果表明,在考虑了试验测量误差的情况之下,计算结果同试验结果很接近,可用于预报实船非线性横摇运动．该方法不需要事先确定阻尼的准确形式,并且可以满足大角度横摇回复力矩强非线性的要求．     

随机波浪作用下船舶倾覆的量化研究

为量化船舶倾覆问题,基于随机迈尔尼科夫(Melnikov)函数和相空间传输理论,从能量的角度对随机波浪下船舶航行时倾覆发生的安全程度进行研究.考虑阻尼力矩和回复力矩的非线性以及波浪的随机性,建立船舶非线性横摇运动微分方程.采用快速傅里叶变换(FFT)将时域波浪力转换到频域,从而将随机Melnikov函数及相空间转移率扩展到考虑船舶航速和浪向角的影响,并根据其统计特性对船舶倾覆进行量化.通过实船算例研究其在随机海浪中横摇运动相空间转移率的变化情况,并分析船舶航速、遭遇浪向以及波浪特征频率对相空间转移率的影响.研究结果表明,随机Melnikov函数和相空间传输理论能够较好地对具有一定航速的船舶在随机波浪中的倾覆进行量化,从而可为进一步研究船舶稳性衡准提供有益的参考.     

船舶在横向横浪中的倾覆概率计算

探讨了对横风横浪合作用下的船舶运动及其倾覆概率计算。计算中海浪用ITTC推荐的海浪谱,风采用Davenport频谱描述,用迭代法求解等效线性化横运动微分方程。得到线性横摇响应值算子,由横摇极值的概率密度,计算出船舶在不稳定区内繁次横摇的倾覆概率。并给出了一个计算实例。     

基于非线性横摇运动的风翼助航船舶航行安全性研究

应用非线性动力学理论与随机理论，建立随机风浪作用下风翼助航船舶非线性横摇运动数学模型，分析风翼助航船舶在随机风浪作用下的非线性横摇运动。以一艘76000 DWT巴拿马型散货船为目标船，仿真分析其加装风翼前后在轻载和满载时的横摇特性。仿真结果表明，风翼助航船舶轻载状态较满载状态产生的固定横倾角大得多。风翼助航船舶应尽量避免轻载航行或轻载航行时应减少风翼数量，以提高船舶航行安全性。     

基于MATLAB的海浪及船舶横摇仿真模型研究

在分析随机海浪的波倾角和能量谱以及船舶运动受力的基础上，建立了随机海浪的仿真模型，利用MATLAB软件对海浪波倾角及船舶的横摇运动进行了仿真，为船舶横摇控制及隔离船摇稳定平台的建立奠定了基础。     

基于双向差分的船舶横摇时间序列的预报

根据船舶在随机海浪作用下的运动特性,基于双向差分算法建立模型,并运用于船舶横摇运动时间序列的预报,取得较好的效果.该模型也可用于纵摇、艏摇的时间序列的预报.     

海浪测量的一种新方法

本文根据时间序列分析和参数识别理论,提出一种测量海浪的新方法.它不需要浪高仪,仅由船舶横摇运动记录曲线来估算海浪的统计值.这种动态海浪预测方法便于船舶航行中实时测量.通过对模型试验结果的对比分析和实船横摇记录的离线计算表明,本文方法是可行的.     

基于小波变换理论的船舶横摇运动分析与预测

为获得横摇运动在不同时间尺度下的演变规律,提出基于小波变换(WT)理论进行船舶横摇运动非线性时间序列分析与预测的方法.通过小波变换对横摇运动时间序列进行多分辨率分析(MRA),将原序列分解为多个相对简单的准周期信号,对信号的趋势项、周期项和随机项进行分离,并采用人工神经网络(ANN)模型对上述准周期信号进行预报和集成.仿真结果表明:该方法有效提高了预报长度,并可获得较高建模及预报精度.     

甲板上浪船舶随机横摇响应的数值模拟

数值模拟随机横浪中甲板上浪船舶的横摇响应．考虑随机横浪激励和甲板上浪引起的横倾力矩,建立船舶随机横摇运动方程．基于伯努利方程,推导船舶甲板上浪水质量的计算公式．以一条拖网渔船为例,计算不同波高作用下船舶的横摇响应,分析甲板上浪对船舶倾覆的影响．研究表明：考虑加工甲板上浪后,船舶有2个横摇中心,在响应过程中发生由一个横摇中心到另一个横摇中心的随机跳跃;单独考虑捕鱼甲板上浪或加工甲板上浪时,船舶可以承受大的波浪载荷而不发生倾覆;同时考虑捕鱼甲板上浪和加工甲板上浪时,横摇过程中捕鱼甲板上浪水量突然增大,导致船舶倾覆．     

应用路径积分法求解船舶横摇倾覆概率

通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概率分布.研究了外部激励、横摇阻尼和非线性复原力矩对船舶横摇运动转移概率密度与首次通过时间的影响.研究结果表明,PIS能用于预测船舶首次通过时间概率分布,从而为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.
     

渔船起网时的横摇运动

用时域分析方法研究了横浪情况下渔船舷侧起网时的横摇运动及其安全性，分析了起网力矩对横摇运动的影响，利用本文提供的方法，对１艘渔船在起网过程中经受风、浪和起网力矩联合作用的横摇运动进行了计算，并根据计算结果分析了各因素的影响。     

地形强迫下的Rossby波和Pseudo—Rossby波

本文在半地转近似下,用相角函数和常微分方程相图分析的方法,讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程中存在Rossby波和Pseudo-Rossby波解的坡陡条件和初始场扰动条件.     

一类三阶非线性偏微分方程的孤立波

用微分方程定性理论结合数值模拟方法研究了一类三阶非线性波动方程的孤立波,给出了孤立波的存在条件,求出了孤立波的解,得到了孤立波的平面模拟图.数值模拟进一步验证了理论分析结果.     

STF切片理论的实用数值计算方法改进

根据STF切片理论,建立船舶在斜浪规则波下直航运动的五个自由度耦合方程,并考虑航速及球鼻艏对水动力系数的影响加以修正.此外,针对原计算公式中横摇阻尼系数项不考虑流体黏性的问题,引入Ikeda半经验公式对该项进行非线性修正,采用辛普森积分法和四阶龙格-库塔微分法分别对船舶水动力系数和各自由度随时间历程的变化进行数值计算.以Wigley系列船型和某教学实习船为例,将水动力系数、波浪扰动力及力矩和各自由度运动幅值与相关试验值、其他文献结果以及商业软件数值仿真结果对比.结果表明,经过非线性修正后,横摇运动响应结果与商业软件数值仿真结果更加逼近,其他自由度的运动响应结果与对应的试验值和其他文献结果也都较为吻合,证明了本文计算方法的可行性,且具有一定的实用价值.     

三维随机海浪模拟研究

三维随机海浪的模拟对于研究海浪的本质特征以及海浪对船舶结构物的作用等问题有重要意义。讨论了基于海浪谱特性模拟海浪的方法,对线性叠加原理的两种方法(频率等分法和能量等分法)的优缺点进行了分析,采用能量等分法对三维随机海浪进行了模拟,并给出了三维随机海浪的仿真结果。     

非线性随机波与直墙相互作用的数值计算及统计分析

就如何应用非线性随机波及其与直墙相互作用的数学模型进行模拟计算作一叙述,通过近20种组合的波面、波压强、合压力和合力矩等运动和动力过程的模拟计算,并且对模拟过程进行了谱估计及统计分析,形成相应的“波高”、周期、极值等序列,结果表明：应用本文模式进行计算得到的非线性随机波与直墙相互作用的波动过程天然海浪特性,估计谱与理论谱参数一致,同时计算速度快、精度高。     

一类非线性四阶方程的纽结波解

用微分方程定性理论结合数值模拟方法研究了一类非线性四阶波动方程的纽结波. 在r＜ 0的条件下,首先把波动方程转换成一个常微平面系统,然后用定性理论讨论该平面系统的奇点性质,画出该系统的相图分支,根据相图找到了纽结波的存在条件,并求出了纽结波的解. 最后用数学软件Maple对行波方程进行数值模拟,得到纽结波的平面模拟图. 数值模拟进一步验证了理论分析结果.