基于垂荡和纵摇运动模型对波浪能最大输出功率的设计

1

作者 李勇达 汪恒恺 +1 位作者 李鹏辉 陈昊 《高师理科学刊》 2024年第2期20-26,共7页

研究波浪能装置最大输出功率的设计,以运动平衡方程和能量输出系统研究为基础理论背景,建立浮子和振子的垂荡、纵摇运动模型和最优阻尼系数模型,确定给定时间下的浮子与振子的垂荡位移及速度和纵摇位移及角速度,并借助模拟退火算法和网... 研究波浪能装置最大输出功率的设计,以运动平衡方程和能量输出系统研究为基础理论背景,建立浮子和振子的垂荡、纵摇运动模型和最优阻尼系数模型,确定给定时间下的浮子与振子的垂荡位移及速度和纵摇位移及角速度,并借助模拟退火算法和网格搜索算法分别确定两种情况下给定参数值的最大输出功率及最优阻尼系数. 展开更多

关键词 波浪能 最大输出功率 垂荡和纵摇运动模型 模拟退火算法 网格搜索算法

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Spar平台垂荡—纵摇耦合运动的不稳定性 被引量：14

2

作者 刘利琴 唐友刚 王文杰 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第4期551-556,共6页

研究了深水Spar平台垂荡—纵摇耦合不稳定运动的形式和条件。以经典Spar平台为例,基于垂荡包络线概念,分析了平台垂荡—纵摇耦合运动的相互放大效应及"舞动"运动。结果表明,当垂荡包络线周期与纵摇固有周期相等时,纵摇运动失... 研究了深水Spar平台垂荡—纵摇耦合不稳定运动的形式和条件。以经典Spar平台为例,基于垂荡包络线概念,分析了平台垂荡—纵摇耦合运动的相互放大效应及"舞动"运动。结果表明,当垂荡包络线周期与纵摇固有周期相等时,纵摇运动失稳;因纵摇对垂荡的耦合影响,垂荡幅值不断增大,同时垂荡运动的变化又影响纵摇运动,使得纵摇幅值小幅度增加,平台运动存在相互放大效应。纵摇失稳后,Spar平台将处在一种奇特的"舞动"运动形式。 展开更多

关键词 SPAR平台 垂荡—纵摇耦合运动 相互放大效应 舞动运动

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Spar平台垂荡-纵摇耦合运动失稳机理 被引量：6

3

作者 刘利琴 唐友刚 王文杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2009年第2期29-35,共7页

研究参数激励和强迫激励共同作用下Spar平台垂荡-纵摇耦合运动的失稳机理。考虑静稳性和排水体积的变化,推导平台的垂荡回复力和纵摇回复力矩表达式,建立规则波浪中平台垂荡-纵摇耦合的运动方程。以经典Spar平台为例,分析平台垂荡-纵摇... 研究参数激励和强迫激励共同作用下Spar平台垂荡-纵摇耦合运动的失稳机理。考虑静稳性和排水体积的变化,推导平台的垂荡回复力和纵摇回复力矩表达式,建立规则波浪中平台垂荡-纵摇耦合的运动方程。以经典Spar平台为例,分析平台垂荡-纵摇耦合运动发生马休类型不稳定运动的条件以及平台运动失稳的形式,给出波高和波浪周期平面上平台因大幅运动失稳的参数域。结果表明,当波高相对较小时,波浪的临界周期接近于垂荡固有周期,平台失稳的形式为马休失稳;当波高相对较大时,波浪的临界周期远离垂荡固有周期,平台由于大幅摇摆运动而失稳。 展开更多

关键词 SPAR平台 垂荡-纵摇耦合运动 马休不稳性 内共振 失稳机理

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航速振荡对船舶纵摇与垂荡耦合运动的响应模型 被引量：1

4

作者 朱军 黄昆仑 曹留帅 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第5期1-5,共5页

为解决船舶纵向速度振荡对纵摇与垂荡运动响应影响问题,开展了有船舶纵向速度振荡条件下的纵摇与垂荡耦合运动响应模型研究。建立了一组坐标系,基于弗汝德-克雷洛夫假定,推导了船体切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了... 为解决船舶纵向速度振荡对纵摇与垂荡运动响应影响问题,开展了有船舶纵向速度振荡条件下的纵摇与垂荡耦合运动响应模型研究。建立了一组坐标系,基于弗汝德-克雷洛夫假定,推导了船体切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体纵摇和垂荡的水动力(矩),推导并得到了纵摇与垂荡耦合运动响应方程。初步讨论分析了纵向振荡速度、加速度和位移对船体水动力及波浪力(矩)的影响,得到了纵向振荡位移对纵摇与垂荡耦合运动特性有显著影响的初步结论。 展开更多

关键词 船舶 波浪 纵摇与垂荡 频率 散射

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Spar平台垂荡-纵摇与月池内流体垂向振动的耦合运动研究 被引量：2

5

作者 刘利琴 邱雨 +1 位作者 张永恒 唐友刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期113-118,131,共7页

考虑半开口月池,研究桁架式Spar平台垂荡、纵摇、月池内流体垂向振动的耦合运动。建立了平台垂荡-纵摇-月池内流体垂向振动的耦合运动方程,推导了月池内流体对平台垂荡和纵摇运动产生的力和力矩。针对三种工况,即不考虑月池开口、月池... 考虑半开口月池,研究桁架式Spar平台垂荡、纵摇、月池内流体垂向振动的耦合运动。建立了平台垂荡-纵摇-月池内流体垂向振动的耦合运动方程,推导了月池内流体对平台垂荡和纵摇运动产生的力和力矩。针对三种工况,即不考虑月池开口、月池开孔率为30%和70%,数值计算了耦合系统的运动响应,分析了月池内流体对平台垂荡和纵摇运动的影响,结果表明,月池内流体对平台主体垂荡有抑制作用,且抑制程度与月池开孔面积有关;对于70%的开孔率,平台垂荡响应RAO曲线在月池流体垂向振动固有周期附近出现高频峰值;70%开孔率时,月池内流体的运动远大于30%开孔率的情况;考虑月池开口后,平台的纵摇响应变化较小。最后,分析了耦合参数对平台及月池内流体运动的影响。 展开更多

关键词 SPAR平台 半开口月池 垂荡-纵摇耦合 耦合参数分析

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频率散射对船舶垂荡与纵摇耦合运动的影响

6

作者 黄昆仑 朱军 葛义军 《中国舰船研究》 2012年第3期19-24,共6页

为研究遭遇频率散射现象对船舶垂荡与纵摇耦合运动所造成的影响,以某船为研究对象,假设船舶在顶浪航行,通过船舶纵向速度振荡产生频率散射。基于弗汝德—克雷洛夫假定,推导并得到了垂荡与纵摇耦合运动响应方程。采用切片法计算了耦合运... 为研究遭遇频率散射现象对船舶垂荡与纵摇耦合运动所造成的影响,以某船为研究对象,假设船舶在顶浪航行,通过船舶纵向速度振荡产生频率散射。基于弗汝德—克雷洛夫假定,推导并得到了垂荡与纵摇耦合运动响应方程。采用切片法计算了耦合运动方程中的水动力系数。通过理论求解方法验证了数值求解耦合运动方程的准确性。同时,还分析了散射强度和散射频率单独对耦合运动的影响,以及两者对耦合运动的综合影响。结果表明,增大散射强度和散射频率可以减弱垂荡和纵摇耦合运动及其剧烈程度。 展开更多

关键词 船舶 波浪 纵摇与垂荡 频率散射

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水下系泊监测平台垂荡纵摇耦合运动特性分析

7

作者 何孔德 谢旭光 +1 位作者 方子帆 杨蔚华 《科技通报》 北大核心 2017年第1期123-128,共6页

水下系泊监测平台在外界复杂环境载荷作用下有可能出现大幅的垂荡和纵摇耦合运动,这种运动会导致监测结果的不准确,甚至会导致平台主体的倾覆失稳,针对这一问题,论文采用虚拟质量法的思想及多尺度方法理论,进行了平台垂荡幅值和纵摇角... 水下系泊监测平台在外界复杂环境载荷作用下有可能出现大幅的垂荡和纵摇耦合运动,这种运动会导致监测结果的不准确,甚至会导致平台主体的倾覆失稳,针对这一问题,论文采用虚拟质量法的思想及多尺度方法理论,进行了平台垂荡幅值和纵摇角度随外界激励变化情况的稳定性优化控制研究,表明显示水下系泊监测平台的垂荡-纵摇耦合运动在整个过程中可以互相激励,垂荡幅值在外界激励作用下呈线性增加的趋势最终会达到稳定值;纵摇角度在外界激励的作用下呈现非线性增加的趋势。这种变化会导致平台的失稳破坏,因此在设计过程中必须进行控制。 展开更多

关键词 水下系泊监测平台 垂荡-纵摇 耦合 多尺度法

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船舶垂荡与纵摇耦合运动频率散射机制研究

8

作者 黄昆仑 朱军 曹留帅 《船海工程》 2012年第4期58-62,共5页

针对船舶纵向速度振荡对垂荡与纵摇耦合运动建立运动响应模型,基于弗劳德-克雷洛夫假定,采用切片法推导切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体垂荡与纵摇的水动力(矩),推导并得到垂荡与纵摇耦合运动响应方程。以某隐... 针对船舶纵向速度振荡对垂荡与纵摇耦合运动建立运动响应模型,基于弗劳德-克雷洛夫假定,采用切片法推导切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体垂荡与纵摇的水动力(矩),推导并得到垂荡与纵摇耦合运动响应方程。以某隐身船为实例,初步分析遭遇频率散射强度和散射频率对耦合运动的影响,得到增大散射强度和散射频率可以减弱耦合运动及其剧烈程度的初步结论。 展开更多

关键词 船舶 波浪 纵摇与垂荡 频率 散射

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Trussspar平台垂荡-纵摇耦合运动数值模拟研究

9

作者 牟涵 李红霞 +1 位作者 张良 黄一 《船海工程》 2011年第6期138-141,共4页

采用SESAM软件建立平台模型进行数值模拟,得出平台在规则波浪中附加质量系数、阻尼系数和波浪力,建立平台垂荡-纵摇耦合方程,采用龙格库塔法求解该非线性方程,借助于Matlab软件编制计算程序,建立了垂荡-纵摇运动的非线性耦合算法。针对S... 采用SESAM软件建立平台模型进行数值模拟,得出平台在规则波浪中附加质量系数、阻尼系数和波浪力,建立平台垂荡-纵摇耦合方程,采用龙格库塔法求解该非线性方程,借助于Matlab软件编制计算程序,建立了垂荡-纵摇运动的非线性耦合算法。针对Spar平台垂荡-纵摇耦合运动响应问题,与SESAM软件中的算法相比,本研究建立的垂荡-纵摇运动的非线性耦合算法更接近实际情况。 展开更多

关键词 TRUSS SPAR平台 垂荡-纵摇耦合运动 数值模拟

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船舶迎浪垂荡纵摇运动数值模拟

10

作者 杨宗默 李晓松 +1 位作者 干伟东 张磊 《中国水运（下半月）》 2018年第11期51-52,共2页

为提高航海模拟器行为真实感,建立高精度的船舶在波浪中运动的数学模型。在势流理论范畴内,以普通切片法为基础,采用刘易斯保角变换法求出船舶各个横剖面的附加质量与阻尼系数,再进一步计算出全船纵向水动力系数与波浪激励力,最终开发... 为提高航海模拟器行为真实感,建立高精度的船舶在波浪中运动的数学模型。在势流理论范畴内,以普通切片法为基础,采用刘易斯保角变换法求出船舶各个横剖面的附加质量与阻尼系数,再进一步计算出全船纵向水动力系数与波浪激励力,最终开发出船舶以定常航速在迎浪中垂荡纵摇运动数值模拟程序。对一艘渔船模型的运动进行数值预报,并与试验值做充分的比对,结果表明所开发的程序是可靠稳定的。 展开更多

关键词 航海模拟器 数学模型 保角变换法 附加质量 垂荡纵摇

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经典式Spar平台垂荡-纵摇耦合混沌运动研究 被引量：1

11

作者 刘利琴 王宾 +1 位作者 张若瑜 唐友刚 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期272-276,304,共6页

该文基于Lyapunov指数研究经典式Spar平台主体垂荡-纵摇非线性耦合的混沌运动。建立了规则波浪中平台主体垂荡-纵摇耦合非线性微分方程,以经典式Spar平台为例,数值计算了响应的最大Lyapunov指数谱及分岔图,在波高和波浪频率构成的平面上... 该文基于Lyapunov指数研究经典式Spar平台主体垂荡-纵摇非线性耦合的混沌运动。建立了规则波浪中平台主体垂荡-纵摇耦合非线性微分方程,以经典式Spar平台为例,数值计算了响应的最大Lyapunov指数谱及分岔图,在波高和波浪频率构成的平面上,计算了平台不稳定纵摇运动的参数域。结果表明,平台运动形式对波浪激励频率非常敏感,随着波浪频率的改变,Spar平台发生1/2亚谐运动、概周期运动,当波浪频率接近垂荡固有频率时,发生混沌运动。 展开更多

关键词 经典式Spar平台 垂荡·纵摇耦合 分岔 混沌 LYAPUNOV指数

原文传递

高速三体船迎浪增阻与运动数值仿真 被引量：4

12

作者 陈悦 彭鹏 金晨露 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第6期517-522,共6页

基于CFD方法建立数值波浪水池,对高速三体船在规则波中迎浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡进行数值仿真研究.文中利用FINE/Marine软件,基于斯托克斯波浪理论的造波器模拟规则波,通过边界条件的设置消除波浪反射的影响,制定合适的计算域尺... 基于CFD方法建立数值波浪水池,对高速三体船在规则波中迎浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡进行数值仿真研究.文中利用FINE/Marine软件,基于斯托克斯波浪理论的造波器模拟规则波,通过边界条件的设置消除波浪反射的影响,制定合适的计算域尺寸,并在计算域中局部细化水面波高范围内网格,提高数值计算精度.通过体的六自由度设定模拟船模迎浪航行时纵摇和垂荡运动.根据船模试验资料,数值计算三体船模型在规则波中迎浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡运动响应,并与试验数据进行比较分析,为高速三体船耐波性能的数值仿真研究提供参考. 展开更多

关键词 高速三体船 CFD 波浪增阻 纵摇垂荡

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M型风电运维船船型设计与波浪增阻及耐波性能 被引量：4

13

作者 谢云平 高天敏 +2 位作者 谢蔚刚 赵子健 高春锋 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第6期26-31,共6页

基于三体风电运维船船型,结合M型船的特征要素设计改造出M型风电运维船。利用数值仿真技术模拟出M型风电运维船波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况,将数值仿真计算结果与原三体船的试验数据进行比较,以此探索不同M型船船型对船舶波... 基于三体风电运维船船型,结合M型船的特征要素设计改造出M型风电运维船。利用数值仿真技术模拟出M型风电运维船波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况,将数值仿真计算结果与原三体船的试验数据进行比较,以此探索不同M型船船型对船舶波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况的影响。最终确定了耐波性能较优的船型方案,从而为M型风电运维船的船型设计提供了一定的参考与借鉴。 展开更多

关键词 风电运维船 M型船 CFD 波浪增阻 纵摇垂荡

原文传递

基于ISIGHT的三体维护船侧体布局多目标优化研究

14

作者 陈悦 彭鹏 喻嵩 《船舶工程》 北大核心 2016年第11期24-28,41,共6页

运用多学科设计优化平台ISIGHT针对三体维护船阻力性能和耐波性能进行侧体布局多目标优化。首先,将各侧体布局方案的CFD计算结果作为样本点,结合三体维护船的特定工作海况,运用谱分析方法预报不规则波中增阻平均值、总阻力值及纵摇、垂... 运用多学科设计优化平台ISIGHT针对三体维护船阻力性能和耐波性能进行侧体布局多目标优化。首先,将各侧体布局方案的CFD计算结果作为样本点,结合三体维护船的特定工作海况,运用谱分析方法预报不规则波中增阻平均值、总阻力值及纵摇、垂荡运动有义值,建立上述参数随侧体布局变化的近似模型,代替数值计算。然后,以最小化不规则波中总阻力值和纵摇、垂荡运动有义值为优化目标,以侧体纵向位置和横向位置为设计变量,采用设置权重和比例因子的方法确定目标函数,将所建近似模型作为数据库,选用多目标遗传算法NSGA-II进行侧体布局多目标优化。最终,获得阻力性能和耐波性能综合最优的侧体布局方案,从而为海上三体风电维护船的设计和相关船型的性能预报提供参考。 展开更多

关键词 ISIGHT 三体维护船 波浪增阻 纵摇垂荡 侧体布局优化

原文传递

海上摄像平台运动对目标在靶面成像位置影响的分析

15

作者 邓江生 樊利恒 古立莉 《电子设计工程》 2012年第24期171-174,共4页

布置在海面上的摄像平台的运动难免会对目标在摄像系统中的成像位置产生影响。分析这些运动对目标成像位置的影响,为是否需要采用稳定装置和采用什么样的稳定装置提供了理论依据,因此具有较大的应用价值。

关键词 摄像平台 横摇、纵摇、艏摇和垂荡 成像位置

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半约束下小水线面三体船阻力特性仿真研究

16

作者 袁在思 向先波 +2 位作者 黄骁 王浩天 向巩 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期192-204,共13页

基于数值仿真方法研究了一种高性能水面船型——小水线面三体船的垂荡、纵摇运动及侧体位置对其所受阻力的影响。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型,对其在不同约束条件下的水动力性能进行数值仿真,讨论不同约束条件对仿真结果的影响。在... 基于数值仿真方法研究了一种高性能水面船型——小水线面三体船的垂荡、纵摇运动及侧体位置对其所受阻力的影响。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型,对其在不同约束条件下的水动力性能进行数值仿真,讨论不同约束条件对仿真结果的影响。在半约束条件下数值模拟其不同侧体位置的水动力性能,研究侧体布局对其阻力的影响。结果显示,半约束时三体船的模拟阻力较全约束时在低、中、高航速下分别增加了6.8%,4.5%和7.5%;不同侧体布局时,三体船的总阻力差异主要来自于压差阻力(变化率为27.7%)。研究表明论文使用的CFD模拟方法是有效的,同时释放垂荡和纵摇自由度时小水线面三体船的总阻力模拟结果较全约束时有所下降;高航速下(Fr=0.5),侧体纵向、横向相对位置的改变会形成不同性质的兴波干扰,显著影响船体阻力。 展开更多

关键词 小水线面三体船 船舶阻力 CFD 侧体位置 垂荡和纵摇

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高速水翼双体船波浪中运动建模与仿真 被引量：23

17

作者 任俊生 杨盐生 杜嘉立 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期4-7,共4页

为了开发高速船航海模拟器的需要,对高速水翼双体船垂荡和纵摇运动的数学模型进行研究.该数学模型反映了波浪对高速水翼双体船运动的影响.为验证建模的正确性,并使该模型应用于模拟器,以一艘水翼双体船HC200B-A1为例,利用Matlab的Simul... 为了开发高速船航海模拟器的需要,对高速水翼双体船垂荡和纵摇运动的数学模型进行研究.该数学模型反映了波浪对高速水翼双体船运动的影响.为验证建模的正确性,并使该模型应用于模拟器,以一艘水翼双体船HC200B-A1为例,利用Matlab的Simulink工具箱,在6组实验波浪参数的条件下,进行了在迎浪海况下垂荡和纵摇的仿真研究.仿真结果与船模水池试验数据对比表明,笔者提出的高速水翼双体船在波浪中运动的数学模型是令人满意和可靠的. 展开更多

关键词 水翼双体船 垂荡/纵摇 数学模型 建模与仿真

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基于当前海浪谱的甲板上浪数值模拟 被引量：4

18

作者 石博文 刘正江 吴明 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期31-36,43,共7页

基于CFD方法建立三维黏性流数值波浪水池,采用边界条件造波法生成基于Wa Mo SⅡ实测的海浪环境,采用VOF方法捕捉自由面,通过求解刚体运动学方程模拟船舶的纵摇、垂荡和横摇三自由度耦合运动.在此基础上,实现了船舶在高海况下以不同浪向... 基于CFD方法建立三维黏性流数值波浪水池,采用边界条件造波法生成基于Wa Mo SⅡ实测的海浪环境,采用VOF方法捕捉自由面,通过求解刚体运动学方程模拟船舶的纵摇、垂荡和横摇三自由度耦合运动.在此基础上,实现了船舶在高海况下以不同浪向角航行时的甲板上浪数值模拟.通过数值计算,预报了DTMB5512船模不同浪向角下的甲板上浪频率,这与势流理论方法计算结果相符,验证了本文方法的可信度. 展开更多

关键词 甲板上浪 数值水池 纵摇-垂荡-横摇耦合运动 计算流体力学(CFD)

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