内河大型双体客船波浪载荷试验及仿真预报

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作者 肖曙明 王娜 +2 位作者 陈志飚 刘敬喜 杨鹏 《船海工程》 北大核心 2024年第3期37-42,共6页

针对某内河大型双体客船,开展波浪载荷的模型试验和仿真预报研究。建立双体船波浪载荷预报的水动力仿真分析模型,获得双体船的垂荡、横摇、纵摇等运动响应特性,以及剪力、弯矩、转矩等波浪载荷沿船长方向的分布特征,研究航速对波浪载荷... 针对某内河大型双体客船,开展波浪载荷的模型试验和仿真预报研究。建立双体船波浪载荷预报的水动力仿真分析模型,获得双体船的垂荡、横摇、纵摇等运动响应特性,以及剪力、弯矩、转矩等波浪载荷沿船长方向的分布特征,研究航速对波浪载荷的影响规律。设计加工双体船缩尺模型,开展了波浪不同波长和浪向角下的载荷试验研究,并将仿真结果、试验结果进行比较,吻合较好。 展开更多

关键词 波浪载荷 超尺度 双体船 结构强度

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单/双圆柱绕流实验教学平台设计与实践

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作者 宋磊 孙江龙 +3 位作者 刘曾 李天匀 李宸 张治成 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第11期179-182,223,共5页

以直立圆柱配合船池拖车完成单/双圆柱绕流对比实验教学。在单圆柱教学中,改变拖车航速,观察不同雷诺数下圆柱绕流现象,将圆柱绕流阻力无因次化后得到阻力系数,与理论值对比完成单圆柱绕流教学实验;在双圆柱绕流教学中,调节圆柱间距G范... 以直立圆柱配合船池拖车完成单/双圆柱绕流对比实验教学。在单圆柱教学中,改变拖车航速,观察不同雷诺数下圆柱绕流现象,将圆柱绕流阻力无因次化后得到阻力系数,与理论值对比完成单圆柱绕流教学实验;在双圆柱绕流教学中,调节圆柱间距G范围为0.5~3.0倍直径,进行与单圆柱相同航速拖曳实验,观察双圆柱绕流的尾流场特征,测量圆柱阻力得出无因次阻力系数;对比单圆柱和不同间距双圆柱绕流的现象与阻力系数,完成等直径双圆柱不同间距下相互干扰情况的对比教学实验。本实验教学装置基于船模拖曳水池拖车系统设计,结构简单,实观现象明显,以单/双圆柱绕流实验开展对比教学可增进学生对知识体系的梳理,培养学生分析问题和解决问题的能力。 展开更多

关键词 圆柱绕流 实验教学 流体力学

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船舶静力学实验教学平台设计与实践

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作者 冯大奎 宋磊 +2 位作者 张忠彪 吴之奇 李天匀 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第2期183-186,共4页

设计了船舶静力学综合实验教学平台,基于该平台可实现船舶静稳性、破舱稳性和搁浅稳性实验教学。以船舶静力学中典型稳性知识点为出发,制造教学模型,布置倾角、加速度、水深传感器,搭建教学辅助软件。学生通过操控设备和软件调整模型至... 设计了船舶静力学综合实验教学平台,基于该平台可实现船舶静稳性、破舱稳性和搁浅稳性实验教学。以船舶静力学中典型稳性知识点为出发,制造教学模型,布置倾角、加速度、水深传感器,搭建教学辅助软件。学生通过操控设备和软件调整模型至典型稳性状态,结合传感器读数获取水深、姿态和压力等参数,计算出船舶在不同状态下稳性数据,对比计算结果分析不同状态稳性特征,增强对知识的理解运用,提升动手能力和创新实践能力。 展开更多

关键词 船舶静力学 实验教学平台 静稳性 破舱稳性 搁浅稳性

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一种新型船模水动力性能测试装置研究 被引量：3

4

作者 阳航 涂海文 +1 位作者 谢文雄 孙江龙 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第2期31-36,共6页

目前,国内外的船模水动力性能测试装置均为平面运动机构,使得船舶水动力导数的测量范围有限,而一种新型船模水动力性能测试装置,即六自由度船模水动力性能测试装置可以扩大这一测量范围。从六自由度平台的工作原理,六分力天平量程的确... 目前,国内外的船模水动力性能测试装置均为平面运动机构,使得船舶水动力导数的测量范围有限,而一种新型船模水动力性能测试装置,即六自由度船模水动力性能测试装置可以扩大这一测量范围。从六自由度平台的工作原理,六分力天平量程的确定和测试装置总体设计3个方面来具体研究和设计六自由度船模水动力性能测试装置。首先具体介绍六自由度平台的工作原理,即平台6根运动杆的运动与船舶六自由度运动的对应关系;然后建立船舶六自由度运动所受力和力矩的初步计算公式,以国内外平面运动机构的具体技术性能指标为依据,确定试验装置中的六分力天平的量程;最后确定测验装置的整体设计,设计出现有船池拖车平台的具体形状与尺寸。以此为依据,综合考虑拖车平台的受力情况及拖车架和六自由度平台的安装方式,确定拖车架的具体结构形式与尺寸大小,得到三维示意图、二维安装图与尺寸图,进行结构强度分析。 展开更多

关键词 六自由度 测试装置 六分力天平

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散货船纵倾减阻及其成因分析 被引量：2

5

作者 宋磊 童骏 孔斌 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第3期21-26,共6页

船舶纵倾优化作为一种有效的节能减排技术已越发受到人们的关注。为了研究船舶纵倾优化过程中纵倾调整对船舶阻力变化的影响,采用计算流体力学方法(Fluent软件)运用RANS方程加VOF自由面模型的方法求解了180000DWT散货船在不同纵倾状态... 船舶纵倾优化作为一种有效的节能减排技术已越发受到人们的关注。为了研究船舶纵倾优化过程中纵倾调整对船舶阻力变化的影响,采用计算流体力学方法(Fluent软件)运用RANS方程加VOF自由面模型的方法求解了180000DWT散货船在不同纵倾状态下的阻力数值和流场信息,将阻力计算结果与模型试验结果进行对比,验证数值计算的准确性。比较不同纵倾状态下阻力值,得到船舶设计状态阻力随纵倾变化规律。进一步运用Euler方程加VOF自由面模型的方法求得兴波阻力,总阻力减去兴波阻力即为粘性阻力,结合流场细节分析和比较,获得船舶纵倾优化过程中总阻力变化的主导因素。本文研究对于纵倾优化技术在散货船型上的应用具有积极的指导意义。 展开更多

关键词 纵倾优化 CFD VOF方法 兴波阻力 粘性阻力

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考虑气液两相的拖曳系统收放缆分析 被引量：1

6

作者 邓卫华 向晗 +1 位作者 冯大奎 张志国 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期249-258,共10页

直升机拖曳在海洋探测以及军事应用等方面具有重要意义。论文基于Qt4编程环境,开发了考虑气液两相的拖曳系统仿真软件,用于计算拖曳系统的空间位置、形态及张力分布,模拟收、放缆的过程。考虑收放缆的速度,采用有限差分法求解气、液耦... 直升机拖曳在海洋探测以及军事应用等方面具有重要意义。论文基于Qt4编程环境,开发了考虑气液两相的拖曳系统仿真软件,用于计算拖曳系统的空间位置、形态及张力分布,模拟收、放缆的过程。考虑收放缆的速度,采用有限差分法求解气、液耦合的拖曳系统运动方程,建立拖缆运动模型。首先对长度为41.4m和43.4 m的拖缆以不同速度进行拖曳试验,将拖缆的首端张力、空气中缆的长度和出水角度的仿真结果和试验值对比,其误差较小,验证了仿真软件的准确性。然后选取长度为16 m的拖缆,分别对距水面高度为0 m和2m的工况进行收缆和放缆的模拟,实时输出拖缆形态以及受力,并对拖缆的首端张力进行分析和比较。结果表明,随着收放缆时间的增加,放缆时拖缆的首端张力增大,收缆时拖缆的首端张力减小。当缆长相等时,收缆对应的张力大于放缆对应的张力。仿真结果对拖曳系统在收、放缆过程中拖曳参数的设置以及拖曳系统的设计具有参考价值。 展开更多

关键词 直升机拖曳 收放缆 气液两相 有限差分法

原文传递

以实践为基础的船舶实验教学探索 被引量：1

7

作者 宋磊 冯大奎 《实验室科学》 2022年第2期116-119,共4页

对现有船舶与海洋工程实验技术课程授课模式进行改进,探索出一套能提高学生动手能力、分析和解决问题能力的教学方案,旨在强化知识点、提高感性认识。将授课模式由“教室授课+水池实践”调整为“水池全程授课”的模式,提升学习兴趣,开... 对现有船舶与海洋工程实验技术课程授课模式进行改进,探索出一套能提高学生动手能力、分析和解决问题能力的教学方案,旨在强化知识点、提高感性认识。将授课模式由“教室授课+水池实践”调整为“水池全程授课”的模式,提升学习兴趣,开拓视野;对船舶静力学实验部分,提炼知识脉络设计模型,鼓励学生大胆实践,充分调动学生积极性;各小组测量实验数据自行撰写实验报告,对报告中普遍出现的原理性问题、格式问题要求改正后再次提交,充分锻炼撰写科技论文的能力。 展开更多

关键词 实验教学 船舶静力学 初稳性 横摇衰减

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拖曳水池教学实验室拖车设计与研制

8

作者 宋磊 李阳 +2 位作者 陈浩 冯大奎 姚朝帮 《实验室科学》 2024年第4期190-195,199,共7页

按照“设计—研制—标定”的思路,完成了船模拖曳水池拖车系统研制。设计阶段结合教学科研需求完成拖车结构设计、最大航速确定和拖车重量预估,并用数值模拟方法完成强度校核和模态分析;研制阶段先在工厂进行分段制造,后运输至实验室现... 按照“设计—研制—标定”的思路,完成了船模拖曳水池拖车系统研制。设计阶段结合教学科研需求完成拖车结构设计、最大航速确定和拖车重量预估,并用数值模拟方法完成强度校核和模态分析;研制阶段先在工厂进行分段制造,后运输至实验室现场组装调试,完成了机械调试和电路调试两部分;标定阶段完成了拖车振动测试、标模阻力测试和敞水测试。将新拖车用于本科教学,提高了教学效率,丰富了教学手段,有助于提升学生对实验现象的观察与知识点的理解。 展开更多

关键词 教学实验室 拖曳水池 拖车

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船模阻力教学虚拟仿真实验设计 被引量：6

9

作者 宋磊 冯大奎 +2 位作者 姚朝帮 李威 李天匀 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2021年第10期157-161,共5页

为使学生能够更加深入参与船模阻力教学,设计了船模阻力虚拟实验。基于该实验,学生可选择不同船舶类型、不同拖曳水池作为学习对象,自主设计船模阻力实验,全方位参与实验实践。该实验向学生直观展现了模型加工与检测、实验安装与调试、... 为使学生能够更加深入参与船模阻力教学,设计了船模阻力虚拟实验。基于该实验,学生可选择不同船舶类型、不同拖曳水池作为学习对象,自主设计船模阻力实验,全方位参与实验实践。该实验向学生直观展现了模型加工与检测、实验安装与调试、实验过程与现象、实验数据采集与读取等过程,突破了传统船模阻力实验教学中设施设备的限制,使学生能够独立深入地参与实验教学,提高其创新能力和综合实践能力。 展开更多

关键词 实验教学 船模阻力 虚拟实验

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螺旋桨性能教学实验装置设计与实践

10

作者 宋磊 陈林 +2 位作者 孙江龙 刘曾 李天匀 《实验室科学》 2023年第2期160-163,共4页

针对船舶与海洋工程领域螺旋桨敞水动力性能实验教学中学生参与性不强的现状,设计并开发了一套螺旋桨敞水动力性能实验教学装置。选取合适大小水箱在其侧壁开口依次连接竖直观测筒、流量计、伺服水泵;观测筒上方依次安装电机、自航仪和... 针对船舶与海洋工程领域螺旋桨敞水动力性能实验教学中学生参与性不强的现状,设计并开发了一套螺旋桨敞水动力性能实验教学装置。选取合适大小水箱在其侧壁开口依次连接竖直观测筒、流量计、伺服水泵;观测筒上方依次安装电机、自航仪和螺旋桨,学生自行操作测量推力和扭矩完成螺旋桨敞水实验教学。改变水温,将频闪灯调至与螺旋桨转速相同频率,观测空泡现象完成螺旋桨空泡实验教学。本装置可完成螺旋桨敞水和空泡教学实验,学生在动手完成实验数据测量和实验现象观测的过程中,增强对知识的理解,提高自主创新和动手实践能力。 展开更多

关键词 实验教学 螺旋桨 敞水曲线 空泡

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基于船池拖车系统的大型仪器管理方法探讨

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作者 宋磊 向先波 +2 位作者 李威 冯大奎 姚朝帮 《实验科学与技术》 2023年第5期130-134,共5页

以“船池拖车系统”大型仪器为研究对象,阐述了其基建要求高、现有数量少、行业背景强的特征与现状。针对高校中“船池拖车系统”试验安排矛盾大、专业队伍缺乏、维护保养费用高昂等普遍存在的问题,提出了若干经验及方法:完善制度体系... 以“船池拖车系统”大型仪器为研究对象,阐述了其基建要求高、现有数量少、行业背景强的特征与现状。针对高校中“船池拖车系统”试验安排矛盾大、专业队伍缺乏、维护保养费用高昂等普遍存在的问题,提出了若干经验及方法:完善制度体系、夯实管理基础,加强队伍建设、跟进服务质量,优化收费标准、提升造血能力,拓展教学功能、促进能力培养等。使用经验表明,上述方法有利于提高“船池拖车系统”使用效益,充分发挥了仪器服务于教学和科研的价值。 展开更多

关键词 拖车系统 大仪共享 实验教学

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船舶性能实验教学探索与实践

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作者 宋磊 孙江龙 +1 位作者 刘曾 李天匀 《实验室科学》 2023年第6期119-122,126,共5页

船舶性能实验教学内容大部分需要用到拖曳水池设施,实验准备工作繁琐,吊装工序具有危险性,学生参与度低,教学以观摩式原理性教学为主,实践训练效果不佳。以船舶性能实验中“静力学—阻力—敞水—自航”知识点为主线依托,对该课程教学配... 船舶性能实验教学内容大部分需要用到拖曳水池设施,实验准备工作繁琐,吊装工序具有危险性,学生参与度低,教学以观摩式原理性教学为主,实践训练效果不佳。以船舶性能实验中“静力学—阻力—敞水—自航”知识点为主线依托,对该课程教学配套和教学模式进行探索:开发虚拟仿真平台,促进自主交互学习;简化船型设计流程,串联核心知识脉络;研制微小教学设备,提升动手实践能力。实践表明上述教学方法可促进学生夯实理论基础,对提升学生动手实践能力、发现问题和解决问题能力效果明显,学生在科研产出和科创获奖方面都有较大提升。 展开更多

关键词 船舶性能 实验教学 教学实践

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船用电机启动控制电路故障诊断虚拟仿真实验 被引量：2

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作者 杨少龙 向先波 +2 位作者 李志恒 王迪 侯延屾 《实验科学与技术》 2021年第5期48-53,共6页

三相异步电动机控制电路故障排查是实验教学的重难点。实物教学存在故障设计排查成本高、强电操作危险大、电路分析验证难等弊端,且商业电气设计仿真软件又不适合学生入门学习。因此,设计船用电机启动控制电路故障诊断虚拟仿真实验。逼... 三相异步电动机控制电路故障排查是实验教学的重难点。实物教学存在故障设计排查成本高、强电操作危险大、电路分析验证难等弊端,且商业电气设计仿真软件又不适合学生入门学习。因此,设计船用电机启动控制电路故障诊断虚拟仿真实验。逼真呈现船舶管系运行场景、电控柜及电器元件组成,着重还原真实故障电路状态与排查过程,实现故障随机模拟与任意节点电压电阻自主测量等。该虚拟仿真实验已成功应用到本科实验教学,起到了良好的实验教学效果。 展开更多

关键词 三相异步电动机 虚拟仿真 实验教学 星三角启动 训练考核 随机模拟

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基于阻力图谱的船舶快速性教学系统开发 被引量：1

14

作者 宋磊 高华 +1 位作者 孙江龙 刘曾 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第12期183-187,共5页

以V形高速艇为研究对象,在船长固定基础上,改变船宽(3组)、斜升角(3组)、排水量(3组)和静倾角(2组),得到54组不同工况,选择合适缩尺比加工模型,完成船模阻力试验并按照二因次换算法得到实船有效功率,通过线型插值得到以该艇为母型船的... 以V形高速艇为研究对象,在船长固定基础上,改变船宽(3组)、斜升角(3组)、排水量(3组)和静倾角(2组),得到54组不同工况,选择合适缩尺比加工模型,完成船模阻力试验并按照二因次换算法得到实船有效功率,通过线型插值得到以该艇为母型船的阻力图谱。学生自主输入船型参数后通过阻力图谱获取有效功率,输入推力减额、伴流分数、相对旋转效率、传动效率等参数,选定主机功率和额定转速后预估设计航速并完成螺旋桨设计,得到螺旋桨直径、盘面比和螺距比等参数。以VB语言为工具对AutoCAD进行二次开发,完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。该基于阻力图谱的船舶快速性教学系统将阻力性能、推进性能、船机桨匹配等知识点有机融合,作为课堂教学的辅助软件,可促进学生对船舶设计知识体系的理解,提升学生的思考能力和创新能力。 展开更多

关键词 V形艇 阻力图谱 螺旋桨设计 实验教学

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螺旋桨敞水性能计算及堵塞效应研究 被引量：1

15

作者 瞿沐淋 孙江龙 +2 位作者 黄本燊 钟诚 马超龙 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第11期39-43,共5页

根据螺旋桨的投影原理以及其几何参数,用三维建模软件CATIA建立三维螺旋桨数值模型。根据计算流体动力学(CFD)原理,使用流体动力学软件Fluent对螺旋桨数值模型进行分析计算。采用RANS方法结合RSM湍流模型求解螺旋桨三维粘性流场,计算域... 根据螺旋桨的投影原理以及其几何参数,用三维建模软件CATIA建立三维螺旋桨数值模型。根据计算流体动力学(CFD)原理,使用流体动力学软件Fluent对螺旋桨数值模型进行分析计算。采用RANS方法结合RSM湍流模型求解螺旋桨三维粘性流场,计算域的离散采用非结构网格方法,运用相对旋转坐标方法(MRF)来模拟螺旋桨的运动,以此求出该螺旋桨在常态以及堵塞效应下的流场特性,并将螺旋桨的数值计算结果与试验结果进行对比以确定该方法的适用性。最后研究堵塞效应的相关性质并将螺旋桨普通敞水性能与螺旋桨在堵塞效应下的敞水性能进行对比,得出堵塞效应对螺旋桨敞水性能的影响。 展开更多

关键词 螺旋桨 CFD MRF 敞水性能 堵塞效应

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基于直立圆柱的水动力实验教学设计与实践 被引量：2

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作者 宋磊 刘曾 +1 位作者 孙江龙 李天匀 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2021年第9期198-203,共6页

该文设计了一种可完成圆柱绕流和波浪载荷的水动力教学实验方案。圆柱绕流实验部分,以直立圆柱为载体,配合拖车和六分力传感器进行,学生可观测不同雷诺数下绕流尾涡现象并测量其阻力,同时与理论曲线进行对比,完成验证并分析误差原因。... 该文设计了一种可完成圆柱绕流和波浪载荷的水动力教学实验方案。圆柱绕流实验部分,以直立圆柱为载体,配合拖车和六分力传感器进行,学生可观测不同雷诺数下绕流尾涡现象并测量其阻力,同时与理论曲线进行对比,完成验证并分析误差原因。波浪载荷实验部分,在教师指导下学生操作造波机执行规则波造波,使用浪高仪和六分力传感器完成波幅和波浪载荷力测量,并应用莫里森公式完成数据处理与分析。该实验方案以船模拖曳水池为载体,易于实施,教学模型尺度大,学生可直接观测明显实验现象,强化了知识理解,提升了教学效果。 展开更多

关键词 圆柱绕流 波浪载荷 实验教学 船舶水动力

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同伦分析方法进展综述 被引量：10

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作者 廖世俊 刘曾 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期237-273,共37页

本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数,适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛,适用于强非... 本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数,适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛,适用于强非线性问题.同伦分析方法已被成功应用于求解一些具有挑战性的力学问题,并获得一些全新的、从未见报道的解.这些成功的应用,证明了同伦分析方法的普遍有效性和原创性. 展开更多

关键词 同伦分析方法 解析近似 级数解 非线性微分方程

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