细长潜器在内孤立波作用下大幅运动的轨迹和姿态

1

作者 刘忻丹 勾莹 滕斌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1854-1865,共12页

海洋内部的大幅内孤立波可能会威胁到潜器的航行稳定性和安全性,为探究潜器迎面遭遇内孤立波时的运动特性,建立两层流中细长潜器结构在内孤立波作用下的大幅运动时域求解模型。考虑潜器各运动自由度耦合引起的非线性作用力,潜器受到的... 海洋内部的大幅内孤立波可能会威胁到潜器的航行稳定性和安全性,为探究潜器迎面遭遇内孤立波时的运动特性,建立两层流中细长潜器结构在内孤立波作用下的大幅运动时域求解模型。考虑潜器各运动自由度耦合引起的非线性作用力,潜器受到的内孤立波力采用Morison方程和Froude-Krylov力计算,由内孤立波传播引起的静力变化通过对潜器表面静压强积分计算。通过与计算流体力学数值仿真结果和物理模型试验结果对比验证模型的精度,并计算SUBOFF潜器在两层流中不同潜深、不同航速时迎面遭遇KdV型内孤立波后的运动轨迹和姿态。数值仿真结果表明:内孤立波作用下,位于密度分层界面上方和分层界面处的潜器沿内孤立波传播方向运动,位于密度分层界面下方的潜器逆着内孤立波传播方向运动;垂向上潜器会发生大幅掉深,且先下沉再上浮;不同潜深、航速下潜器表现出不同的运动轨迹和姿态。 展开更多

关键词 潜器 内孤立波 非线性作用力 运动轨迹 Morison方程

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大型油船码头靠船墩导管架结构应力分析

2

作者 胡昂荣 陈际丰 +3 位作者 刘忻丹 唐鹏程 王敏琪 勾莹 《中国海洋平台》 2024年第3期73-79,共7页

以开敞水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩... 以开敞水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩导管架结构形式。采用Ansys有限元软件建立结构分析模型,根据环境条件、载荷组合等参数对靠船墩导管架结构进行4种不同工况下的静力分析。分析结果显示,在船舶靠泊工况下导管架结构位移和应力达最大值,主要出现在近泥面处主腿柱位置,结构应力满足许用应力要求。研究结果表明百米水深大型油船码头采用导管架结构具有一定的可行性,可为深水油船码头结构选型和设计提供一定的参考。 展开更多

关键词 油船码头 导管架 靠船墩 静力分析 ANSYS软件

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四柱结构在波浪作用下的近场干涉 被引量：10

3

作者 姜胜超 吕林 +1 位作者 滕斌 勾莹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期546-554,共9页

针对波浪作用下的四柱结构近场干涉问题,应用势流理论对其现象与机理进行了研究.发现近场干涉发生时,柱群内侧流体发生共振运动,波高达到一个较大的峰值,且在波浪的多次反射作用下,最大波浪爬高出现在背浪侧圆柱的内侧,而柱群外侧及其... 针对波浪作用下的四柱结构近场干涉问题,应用势流理论对其现象与机理进行了研究.发现近场干涉发生时,柱群内侧流体发生共振运动,波高达到一个较大的峰值,且在波浪的多次反射作用下,最大波浪爬高出现在背浪侧圆柱的内侧,而柱群外侧及其中心处的波高则相对较低.同时,每根圆柱所受到的一阶水平波浪力均出现一个较大的峰值,这是圆柱两侧波高分布及相位关系共同作用的结果.二阶漂移力峰值主要与圆柱内外两侧波高有关,且当近场干涉发生时,圆柱的漂移力总是由群柱内侧指向外侧,使圆柱产生背离运动的趋势. 展开更多

关键词 近场干涉 四柱结构 边界元 波浪力 二阶漂移力

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铰接多浮体系统在规则波作用下的运动响应 被引量：15

4

作者 王桂波 勾莹 +1 位作者 滕斌 曹光磊 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期618-625,共8页

基于线性势流理论,利用模态法在频域内研究了铰接多浮体结构在规则波作用下的运动响应.首先采用边界元法建立边界积分方程求解水动力系数及波浪激振力,然后基于最小势能原理采用拉格朗日乘子法推导出系统的约束矩阵,并利用该约束矩阵建... 基于线性势流理论,利用模态法在频域内研究了铰接多浮体结构在规则波作用下的运动响应.首先采用边界元法建立边界积分方程求解水动力系数及波浪激振力,然后基于最小势能原理采用拉格朗日乘子法推导出系统的约束矩阵,并利用该约束矩阵建立系统运动方程求解各运动模态的运动响应幅值.通过与已发表的5个铰接漂浮方箱在规则波作用下运动响应结果的对比,证明了方法的正确性和有效性.以3个铰接的箱型浮体为例,讨论了水深、铰接位置对结构运动响应的影响.研究发现水深、铰接位置均会对结构的运动响应产生一定影响,且对于不同的波浪周期其影响程度也不同. 展开更多

关键词 高阶边界元法 铰连接 多浮体 运动响应

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快速多极子展开技术在高阶边界元方法中的实现 被引量：8

5

作者 宁德志 滕斌 勾莹 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期700-704,共5页

高阶边界元法以较常数元方法计算精度高存储低而在工程计算中得到了广泛的应用,但由于其平方存储和计算量的本质,无法应用于大型工程问题中。本文将快速多极子方法(FMM)应用于高阶边界元中从而使其计算量和存储量分别降为O(N log N)和O... 高阶边界元法以较常数元方法计算精度高存储低而在工程计算中得到了广泛的应用,但由于其平方存储和计算量的本质,无法应用于大型工程问题中。本文将快速多极子方法(FMM)应用于高阶边界元中从而使其计算量和存储量分别降为O(N log N)和O(N)。通过无限区域中水流绕射算例的数值计算,对FMM高阶边界元法与传统高阶边界元法的运算速度和内存消耗进行了分析对比,结果表明对于大型计算问题FMM高阶边界元算法更加有效。 展开更多

关键词 高阶边界元 多极子展开法 计算量 存储量

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自升式平台举升状态运动响应试验研究 被引量：3

6

作者 勾莹 沈洁 +4 位作者 滕斌 侯金林 谭越 郭士勇 丛培文 《中国海上油气》 CAS 北大核心 2011年第4期279-281,284,共4页

对自升式平台处于举升状态桩腿下放和提升过程时的运动响应进行了物理模型试验研究。针对目标海域实际海况分别研究了不同有效波高和波浪入射角度对平台运动响应的影响,所得结果可为自升式平台设计提供依据。

关键词 自升式平台 举升 运动响应 模型试验

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无限水深内完全非线性数值波浪水槽建立 被引量：2

7

作者 宁德志 滕斌 +1 位作者 勾莹 孙金丽 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期937-943,共7页

基于无旋、不可压的势流理论,利用高阶边界元法建立了一种可应用于无限水深的无粘三维完全非线性数值波浪水槽.研究中,自由水面条件为完全非线性边界条件,进而可以模拟任意强的非线性波浪.将镜像格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中... 基于无旋、不可压的势流理论,利用高阶边界元法建立了一种可应用于无限水深的无粘三维完全非线性数值波浪水槽.研究中,自由水面条件为完全非线性边界条件,进而可以模拟任意强的非线性波浪.将镜像格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中,以至于两水槽侧壁可以排除于计算域外.为了产生相应的入射波和吸收出流波浪,一个由点源组成的造波装置被布置在计算域内,同时在出流边界布置人工阻尼层来吸收出流波浪.线性的和完全非线性数值实验验证了所建立的数值模型可以用来产生无限水深的任何指定波浪,计算结果与解析解吻合得很好,且在出流边界没有反射. 展开更多

关键词 数值波浪水槽 镜像格林函数 高阶边界元法 完全非线性

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畸形波作用下张力腿平台的瞬时响应 被引量：7

8

作者 肖鑫 滕斌 +1 位作者 勾莹 宁德志 《水运工程》 北大核心 2009年第5期9-14,共6页

应用Tromas等(1991)提出的新波理论的概念,建立了极限入射波浪模型,并把该模型引入到极限波浪与平台互相作用的水动力计算中。研究中应用大连理工大学海岸及近海工程实验室开发的频域波浪力分析程序WAFDUT1.4,得到结构的波浪力传递函数... 应用Tromas等(1991)提出的新波理论的概念,建立了极限入射波浪模型,并把该模型引入到极限波浪与平台互相作用的水动力计算中。研究中应用大连理工大学海岸及近海工程实验室开发的频域波浪力分析程序WAFDUT1.4,得到结构的波浪力传递函数和水动力系数。通过平台运动方程在时域内计算得到运动响应和张力腿受力。最后,进一步研究了张力腿平台的刚度系数和波浪周期的改变对张力腿平台的运动响应和张力腿受力的影响。 展开更多

关键词 瞬时响应 张力腿平台 畸形波

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波浪力计算中高阶边界元的改进方法 被引量：3

9

作者 滕斌 金瑞佳 勾莹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1321-1325,共5页

针对波浪与结构物作用问题,提出了一个取入射速度势作为辅助势求解简单线性方程组,从而得到主对角元素的新高阶边界元方法(HOBEM).较之Teng和Eatock Taylor的方法,不必引入满足刚性水面和海底条件的无穷级数形式格林函数,避免了数值计... 针对波浪与结构物作用问题,提出了一个取入射速度势作为辅助势求解简单线性方程组,从而得到主对角元素的新高阶边界元方法(HOBEM).较之Teng和Eatock Taylor的方法,不必引入满足刚性水面和海底条件的无穷级数形式格林函数,避免了数值计算的复杂性.应用本方法对均匀圆柱和截断圆柱进行了计算,其计算时间和Teng和Eatock Tay-lor的方法几乎相同,计算结果较之更为精确,而且有着相同的收敛速度,此方法为计算波浪与结构物作用的计算开辟了一条新的途径. 展开更多

关键词 波浪力 高阶边界元 固角系数 奇异积分 海洋结构物

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深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用 被引量：5

10

作者 唐国强 滕斌 +3 位作者 吕林 勾莹 张建侨 宋吉宁 《中国海洋平台》 2010年第3期12-16,共5页

本文在借鉴以往研究成果的基础上,建立了能够预报深海柔性立管涡激振动的经验模型并独立开发了相应的计算程序。经与SHEAR7计算结果验证表明,经验模型准确可靠,可用于深海柔性立管涡激振动响应的分析、预测。并利用数学模型和计算程序,... 本文在借鉴以往研究成果的基础上,建立了能够预报深海柔性立管涡激振动的经验模型并独立开发了相应的计算程序。经与SHEAR7计算结果验证表明,经验模型准确可靠,可用于深海柔性立管涡激振动响应的分析、预测。并利用数学模型和计算程序,研究了立管结构顶部张力、水流速度、立管内外径以及管壁厚度等因素对深海柔性立管涡激振动动力响应特征的影响。 展开更多

关键词 柔性立管 涡激振动 动力响应 经验模型

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二维狭缝内波动基频共振频率的解析分析 被引量：2

11

作者 丛龙飞 滕斌 勾莹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期882-887,共6页

针对波浪作用下二维狭缝内水体波动问题,通过无量纲化的Laplace方程对狭缝内水体波动形式进行简化,将狭缝内水体波动问题转化为波浪对单浮体的作用问题。应用线性势流理论讨论了波浪作用下狭缝内水体共振的机理,利用特征函数展开方法对... 针对波浪作用下二维狭缝内水体波动问题,通过无量纲化的Laplace方程对狭缝内水体波动形式进行简化,将狭缝内水体波动问题转化为波浪对单浮体的作用问题。应用线性势流理论讨论了波浪作用下狭缝内水体共振的机理,利用特征函数展开方法对狭缝内水体波动的共振频率进行了计算与分析。计算结果在狭缝宽度较小时,与基于线性势流理论的半解析方法、比例边界元方法、渐进匹配方法以及简化分析的结果相比,具有相同的变化趋势和数值;在狭缝宽度趋于0时,得到相同的共振频率渐进表达式。在狭缝宽度较大时,在趋势和数值上均与基于线性势流理论的半解析方法的结果吻合,与渐进匹配方法以及简化分析的结果变化趋势相同,数值上有差异。结果表明,该方法可以更广泛地应用于二维狭缝内波动基频共振频率的求解。 展开更多

关键词 狭缝共振 基频 势流 特征展开 匹配 迭代

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快速多极子边界元法在三维势流问题中应用 被引量：1

12

作者 宁德志 滕斌 勾莹 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期243-247,共5页

以Rankin源为基本解,采用快速多极子方法加速后边界元法求解由格林第二公式导出的三维势流边界积分方程,进而计算其势场的分布.无限区域中水流绕射算例的数值计算证明,多极子边界元法能给出满意的结果,与传统边界元方法在运算速度和内... 以Rankin源为基本解,采用快速多极子方法加速后边界元法求解由格林第二公式导出的三维势流边界积分方程,进而计算其势场的分布.无限区域中水流绕射算例的数值计算证明,多极子边界元法能给出满意的结果,与传统边界元方法在运算速度和内存消耗上相比具有明显的优势,表明其适合于在现有的计算条件下求解大尺度多未知量势流问题. 展开更多

关键词 快速多极子 边界元法 势流问题 应用 边界积分方程 边界元方法 三维势流 数值计算 无限区域 运算速度 计算条件 基本解 未知量 大尺度 求解 算例 绕射 势场

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两种水面边界条件下的内波解及其比较 被引量：3

13

作者 姜胜超 滕斌 勾莹 《中国海洋平台》 2008年第3期11-16,共6页

将基于两层流假定下的两种水面条件内波解进行了对比。通过对自由水面条件下内波色散方程的研究发现,水深、密度比等因素对其表面波模态的影响很小,并在计算中可以近似按照单层流体的情况来处理,而这些因素对内波模态的影响则较大。通... 将基于两层流假定下的两种水面条件内波解进行了对比。通过对自由水面条件下内波色散方程的研究发现,水深、密度比等因素对其表面波模态的影响很小,并在计算中可以近似按照单层流体的情况来处理,而这些因素对内波模态的影响则较大。通过比较自由水面和刚盖假定两种水面边界条件下内波的色散方程,发现刚盖假定的所得到波数偏小,并且海水水深越小、密度跃层越接近海水表面、流体的密度比越小,则误差越大。 展开更多

关键词 两层流 内波 色散方程 自由水面 刚盖假定

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基于预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法的多体水动力分析 被引量：1

14

作者 姜胜超 勾莹 滕斌 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期912-920,共9页

高阶边界元方法在求解波浪对海上建筑物作用问题中具有诸多优势,但由于它所形成的矩阵是一个满阵,计算量和存储量均为未知量的平方量级,很难满足如多体水动力分析等大尺度多未知量问题的计算需要。本文采用预修正快速傅里叶变换高阶边... 高阶边界元方法在求解波浪对海上建筑物作用问题中具有诸多优势,但由于它所形成的矩阵是一个满阵,计算量和存储量均为未知量的平方量级,很难满足如多体水动力分析等大尺度多未知量问题的计算需要。本文采用预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法(pFFT-HOBEM),将计算量和存储量均降低到未知量的线性量级。通过对不同未知量时该方法与传统边界元法的计算量与存储量的对比,以及该方法自身各步骤计算时间的对比,研究了不同pFFT网格方案对计算量和存储量的影响,并提出了基于计算时间最小化原则的pFFT网格优化方法。采用本文方法研究了四柱结构在不同频率波浪作用下的作用力及波面分布,并对近场干涉发生时的物理现象进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 高阶边界元 预修正快速傅里叶变换方法 多物体 近场干涉

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淹没垂直圆柱垂荡问题的解析研究 被引量：1

15

作者 姜胜超 滕斌 勾莹 《中国海洋平台》 2010年第6期11-16,27,共7页

利用匹配特征函数展开法进行了有限水深淹没垂直圆柱垂荡辐射问题的解析解,研究了淹没深度、相对厚度及水深对圆柱水动力系数的影响,结果表明,在大多数频率下,淹没圆柱的附加质量总是大于同样大小的漂浮圆柱,且在高频段近似为漂浮圆柱... 利用匹配特征函数展开法进行了有限水深淹没垂直圆柱垂荡辐射问题的解析解,研究了淹没深度、相对厚度及水深对圆柱水动力系数的影响,结果表明,在大多数频率下,淹没圆柱的附加质量总是大于同样大小的漂浮圆柱,且在高频段近似为漂浮圆柱附加质量的两倍。当淹没深度较大时,圆柱附加质量趋向于常数,辐射阻尼趋向于零。圆柱厚度对水动力系数的影响较为复杂,在不同的频率范围内呈现不同的特征。当水深较浅时,淹没圆柱附加质量随着水深的增加而减小,辐射阻尼受水深的影响则始终不显著。 展开更多

关键词 淹没圆柱 淹没圆盘 附加质量 辐射阻尼 解析解 匹配特征函数展开法

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线性方程组求解方法对不规则频率影响范围及消除效果的影响

16

作者 姜胜超 滕斌 +1 位作者 勾莹 陈文 《水运工程》 北大核心 2010年第7期22-26,共5页

针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围。并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求... 针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围。并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求解方法对"不规则频率"消除效果的影响。计算结果表明,采用迭代法求解会使"不规则频率"的影响范围显著增加,也会影响"不规则频率"的消除效果。因此,推荐使用直接法对线性方程组进行求解。 展开更多

关键词 波浪力 不规则频率 高阶边界元 直接法 迭代法

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风致干扰效应的数值模拟研究

17

作者 柳淑学 时军 +1 位作者 滕斌 勾莹 《中国海洋平台》 2009年第3期1-5,共5页

基于计算流体动力学软件Fluent 6,选用标准k-ε湍流模型模拟了串列方柱和并列方柱的风致干扰效应,给出了各方柱的干扰因子及其随方柱间距变化的规律,并将数值模拟结果与现有的一些研究成果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,进一步... 基于计算流体动力学软件Fluent 6,选用标准k-ε湍流模型模拟了串列方柱和并列方柱的风致干扰效应,给出了各方柱的干扰因子及其随方柱间距变化的规律,并将数值模拟结果与现有的一些研究成果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,进一步对阵列式群柱间的风致干扰效应进行了模拟,计算了不同间距下各方柱上的干扰因子,所得结果可供实际应用时参考。 展开更多

关键词 风力 干扰效应 干扰因子 数值模拟

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二阶挠曲重力波对直墙作用及其奇异解

18

作者 滕斌 梁爽 勾莹 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期530-536,共7页

利用特征函数展开法,对有限水深下二阶挠曲重力波在直墙前的反射问题做了求解.计算了直墙上二阶挠曲重力波作用力随入射波浪频率的变化关系.数值结果显示在某一特殊频率下二阶挠曲重力波作用力会趋向无穷.进一步研究表明,在该频率下挠... 利用特征函数展开法,对有限水深下二阶挠曲重力波在直墙前的反射问题做了求解.计算了直墙上二阶挠曲重力波作用力随入射波浪频率的变化关系.数值结果显示在某一特殊频率下二阶挠曲重力波作用力会趋向无穷.进一步研究表明,在该频率下挠曲重力波的相速度与倍频下的相速度相等,使得挠曲重力波的二阶分量分母为零而出现奇异性.这一奇异解的出现,使得入射波浪存在不确定性,对非线性挠曲重力波与结构物作用问题的求解造成困难.这是一个非常有意义但尚未解决的问题,需进一步探索. 展开更多

关键词 二阶 水弹性 挠曲重力波 特征函数展开法 奇异性

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自升式平台拖航阻力试验研究 被引量：7

19

作者 侯金林 勾莹 +2 位作者 谭越 滕斌 王少新 《中国海洋平台》 2011年第6期31-34,共4页

以某自升式平台设计方案为研究对象,进行自升式平台的拖航模型试验。分别对该平台进行了静水拖航阻力试验、不规则波浪作用下的拖航阻力试验和风阻力试验,得出该平台在不同拖航速度下的拖航阻力和纵播角,为自升式平台在拖航时确定合适... 以某自升式平台设计方案为研究对象,进行自升式平台的拖航模型试验。分别对该平台进行了静水拖航阻力试验、不规则波浪作用下的拖航阻力试验和风阻力试验,得出该平台在不同拖航速度下的拖航阻力和纵播角,为自升式平台在拖航时确定合适的拖带船只提供依据。 展开更多

关键词 自升式平台 拖航速度 拖航阻力 模型试验 不规则波

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双层流体中浮箱拖航阻力的实验研究 被引量：2

20

作者 张新未 勾莹 徐文彪 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期981-988,共8页

在密度分层的双层流体中进行浮箱拖航的物理模型实验,通过改变拖航速度v、吃水深度b以及分界面位置研究浮箱阻力变化特点及规律。实验结果表明:单双层拖航阻力差值Fsd及阻力系数差值Csd随着拖航速度的增加,均呈现先增加后减小的变化趋势... 在密度分层的双层流体中进行浮箱拖航的物理模型实验,通过改变拖航速度v、吃水深度b以及分界面位置研究浮箱阻力变化特点及规律。实验结果表明:单双层拖航阻力差值Fsd及阻力系数差值Csd随着拖航速度的增加,均呈现先增加后减小的变化趋势,且在分界面位置不变的情况下Csd达到峰值对应的内傅汝德数Fr极为相近,仅随吃水深度的增加略有减小;此外,当内傅汝德数Fr大于0.8时,阻力系数与吃水深度系数平方的比值大小只与内傅汝德数Fr有关,而与箱体的吃水深度无关。 展开更多

关键词 双层流体 浮箱拖航 拖航阻力 拖航阻力系数 内傅汝德数

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