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船冰多次碰撞下极地航行船舶舷侧结构动态响应研究 被引量:1
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作者 姜河蓉 姜金辉 +1 位作者 杨泽文 袁昱超 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第1期8-13,共6页
近年来全球变暖的加剧使得北极航道的开放更具可行性,为分析极地船舶航行过程中的冰载荷及船体结构响应特性,本文针对船体舷侧结构与浮冰场多次碰撞的场景开展数值仿真研究。参考现阶段浮冰观测统计经验,建立船体舷侧结构-浮冰场相互作... 近年来全球变暖的加剧使得北极航道的开放更具可行性,为分析极地船舶航行过程中的冰载荷及船体结构响应特性,本文针对船体舷侧结构与浮冰场多次碰撞的场景开展数值仿真研究。参考现阶段浮冰观测统计经验,建立船体舷侧结构-浮冰场相互作用有限元数值模型,在不同碰撞角度与不同浮冰密集度下开展仿真计算,分析船冰连续多次碰撞过程中碰撞力、能量及响应数据,研究碰撞角度和浮冰场密集度对浮冰载荷及船体舷侧结构响应特性的影响规律。结果表明,船冰多次相互作用下的结构响应规律与船冰单次作用存在一定差异,碰撞角度与浮冰场密集度参数对船冰碰撞力与船体舷侧结构响应特征影响呈现出一定的规律。本文研究内容对极地航行船舶舷侧结构的安全性设计具有参考价值。 展开更多
关键词 船-冰多次碰撞 舷侧结构 结构响应 非线性有限元方法
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船体结构应力监测反演技术中基础模态选择研究
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作者 张超群 姜金辉 +3 位作者 经博翔 郭力 袁昱超 唐文勇 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第16期61-68,共8页
实时监测船体结构应力和强度评估,对保障船舶的安全尤为重要,但由于空间和成本的限制,监测传感器只能安装在船体结构的有限位置,难以监测船体的所有危险区域。船体结构应力监测反演技术是解决这一问题的有效方法。本文以14000 TEU集装... 实时监测船体结构应力和强度评估,对保障船舶的安全尤为重要,但由于空间和成本的限制,监测传感器只能安装在船体结构的有限位置,难以监测船体的所有危险区域。船体结构应力监测反演技术是解决这一问题的有效方法。本文以14000 TEU集装箱船为研究对象,选择垂向弯曲、水平弯曲和扭转3种振型作为求解基,结合监测位置的应力结果,探究船舶应力监测中数字应力监测技术的模态选择。基于监测设备的实测应力与基础模态应力,采用最小二乘法计算各基础模态系数,用模态叠加法得到整个船体结构的应力响应。使用反演值与实际响应的相对误差作为评价指标,验证了数字孪生系统的可靠性以及模态选择方法的可行性,得出了一至三阶垂弯、一至三阶扭转以及一阶横弯是最可靠的基础模态组合的结论。 展开更多
关键词 集装箱船 模态叠加 数字孪生技术 船体应力监测系统
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基于船体结构应力反演的疲劳评估技术研究
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作者 张超群 经博翔 +2 位作者 郭力 袁昱超 唐文勇 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第19期42-47,共6页
为确保船舶与海洋结构安全运行,本研究提出基于应力监测与模态叠加的疲劳评估方法。通过布设少量传感器获取结构应力响应,结合基础模态线性叠加反演全域应力时程,进而实现目标区域疲劳损伤评估。结果表明,该方法在保持可靠性的同时显著... 为确保船舶与海洋结构安全运行,本研究提出基于应力监测与模态叠加的疲劳评估方法。通过布设少量传感器获取结构应力响应,结合基础模态线性叠加反演全域应力时程,进而实现目标区域疲劳损伤评估。结果表明,该方法在保持可靠性的同时显著降低计算资源需求,并可无缝嵌入现有监测系统进行长期疲劳评估。研究验证了该技术的可行性与可靠性,并指出进一步提升精度的优化方向,为船舶智能化运维提供了兼具安全性和经济性的解决方案。 展开更多
关键词 集装箱船 模态叠加 船体应力监测系统 疲劳评估
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基于多状态故障树的北极船舶冰困风险预警模型
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作者 姜河蓉 吴铭燕 +2 位作者 付姗姗 敖晨韵 王胜正 《极地研究》 北大核心 2025年第3期574-584,共11页
北极海冰状态和气候变化给船舶航行安全保障带来了挑战,为降低船舶冰困的风险,保障船员和船舶安全,开展北极航行船舶冰困风险预警研究具有重要意义。本文从气候环境、海况、冰况、船舶和人为因素等方面对诱发北极航行船舶冰困的风险因... 北极海冰状态和气候变化给船舶航行安全保障带来了挑战,为降低船舶冰困的风险,保障船员和船舶安全,开展北极航行船舶冰困风险预警研究具有重要意义。本文从气候环境、海况、冰况、船舶和人为因素等方面对诱发北极航行船舶冰困的风险因素进行了识别,结合船舶航行分级预警规则构建了基于多状态故障树的北极航行船舶冰困风险预警模型,同时对海冰环境、船舶运行状态等组合场景下的船舶冰困风险进行了概率预测。本预警模型由16个节点(包含12个基本事件、3个中间事件和1个顶事件)组成,且节点设定了报警、警告、提醒和安全4种状态等级,可根据北极航行船舶实测数据进行冰困风险动态预警。 展开更多
关键词 船舶冰困 多状态故障树 风险预警 北极航行
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基于EFD和CFD组合方法的肥大船型功率预报研究 被引量:2
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作者 高旋 高玉玲 陈伟民 《中国航海》 北大核心 2025年第1期150-156,共7页
对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟... 对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟方法确定形状因子并进行对比分析,然后采用EFD和CFD组合方法进行实船性能预报。研究表明:基于CFD获取形状因子并结合模型试验进行肥大船型功率预报,结果与实船试航结果比较接近且在误差允许范围内,验证基于EFD和CFD组合方法预报实船航速功率具有实用性和可行性。 展开更多
关键词 模型试验流体动力学 计算流体动力学 模型试验与数值计算组合方法 形状因子 实船功率预报
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线性剪切流下钢悬链式立管涡激振动响应研究
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作者 马博文 常杏 +1 位作者 陈伟民 唐文勇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期81-90,共10页
基于空间分布的尾流振子模型对细长柔性悬链线立管三维涡激振动响应特性进行数值仿真研究。数值模型考虑了立管局部倾角和流固场相对速度对水动力载荷的影响,将尾流振子与立管运动控制方程耦合,构建了悬链线立管非平面来流下的时域动力... 基于空间分布的尾流振子模型对细长柔性悬链线立管三维涡激振动响应特性进行数值仿真研究。数值模型考虑了立管局部倾角和流固场相对速度对水动力载荷的影响,将尾流振子与立管运动控制方程耦合,构建了悬链线立管非平面来流下的时域动力学模型,采用二阶精度有限差分法和四阶龙格库塔法求解耦合振动方程。通过将模拟结果与试验结果对比,模型的可靠性得到了一定程度上的验证;随后针对实尺度立管,比较了不同剪切度来流对立管涡激振动幅值、响应传播波形、结构振动频率、锁定区间及流固场能量传递系数的影响。数值结果表明,相比于均匀流,线性剪切流下的立管呈现更复杂的振动响应特性,随着来流剪切度升高,振动幅值逐渐减小,锁定区沿管轴方向呈现区域化特性并伴随显著的多频振动响应。 展开更多
关键词 悬链线立管 涡激振动 尾流振子 剪切流
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考虑CII等级约束和生物燃料使用的船队布局优化研究
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作者 张焱飞 刘璐 +1 位作者 李荣贵 冯亮 《中国航海》 北大核心 2025年第2期172-180,共9页
随着2023年船舶营运碳强度指标(CII)的生效,航运公司因日益严格的要求面临经营压力。本文提出面向CII法规约束的船队优化方法,以某班轮公司8500 TEU系列船在5条航线的排班为研究对象,考虑船队中主机油耗性能差异,对“考虑单船CII等级限... 随着2023年船舶营运碳强度指标(CII)的生效,航运公司因日益严格的要求面临经营压力。本文提出面向CII法规约束的船队优化方法,以某班轮公司8500 TEU系列船在5条航线的排班为研究对象,考虑船队中主机油耗性能差异,对“考虑单船CII等级限制的船队排班”和“以单船无E级船舶和生物燃油最少限度使用的船队排班”两个场景进行优化。研究结果表明,本文提出的优化算法对比随机排班能够保持船队CII合规以及降低生物燃料的使用量。该研究有助于解决航运企业满足船队CII等级履约以及减少碳排放的实际需求,后续能够进一步提升航运公司对国际绿色低碳法规的应对能力。 展开更多
关键词 CII法规 生物燃油 船队布局优化 班轮公司
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新燃料散货船航线的燃料加注和航速协同优化
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作者 黄珍平 赵科 季盛 《中国航海》 北大核心 2025年第3期121-128,共8页
为响应日趋严苛的航运排放法规,采用液化天然气(LNG)和甲醇等新能源的船舶正逐步投入使用。但是能够提供新燃料加注服务的港口数量远少于传统燃油补给点,这使得新燃料船的航线运营规划更加困难。航运公司急需在加注站点稀缺的环境中,合... 为响应日趋严苛的航运排放法规,采用液化天然气(LNG)和甲醇等新能源的船舶正逐步投入使用。但是能够提供新燃料加注服务的港口数量远少于传统燃油补给点,这使得新燃料船的航线运营规划更加困难。航运公司急需在加注站点稀缺的环境中,合理规划航线、助力新燃料散货船营运。为此本研究以总排放量最小化为目标,在考虑航程总时间和船舶速度可调范围等约束条件的基础上,构建了一种混合整数非线性规划数学模型。针对模型非线性特性,提出了一种变邻域框架的启发式求解算法,以高效获取近似最优解。最后,通过单航次及连续航次两种典型航线场景的案例研究,深入解析了燃料补给策略与航速的协同优化决策,验证了所提模型与算法的有效性。 展开更多
关键词 新燃料船 协同优化 燃料加注策略 航速优化
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基于支持向量回归的三体船非线性横摇运动辨识 被引量:1
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作者 顾跃 朱仁传 +1 位作者 李传庆 吴铖毓 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期187-195,共9页
[目的]针对三体船横摇的非线性,提出CFD与支持向量回归(SVR)相结合的船体运动辨识建模方法,[方法]基于STAR-CCM+平台,对不同侧体横向位置三体船的强迫横摇运动进行数值模拟,并应用SVR方法对力矩时历曲线进行参数辨识,计算不同频率下船... [目的]针对三体船横摇的非线性,提出CFD与支持向量回归(SVR)相结合的船体运动辨识建模方法,[方法]基于STAR-CCM+平台,对不同侧体横向位置三体船的强迫横摇运动进行数值模拟,并应用SVR方法对力矩时历曲线进行参数辨识,计算不同频率下船体的附加质量与阻尼系数。[结果]结果表明,三体船阻尼系数呈现出较强的频率相关性;低频时阻尼非线性特征明显,舭龙骨阻尼成分占比较大。[结论]所提方法能够准确捕捉三体船横摇运动的非线性特征,相比于势流理论能够更好地考虑片体间流场的相互作用。 展开更多
关键词 三体船 非线性横摇阻尼 计算流体力学 支持向量回归 回归分析
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单次船模阻力试验不确定度A类评定方法 被引量:3
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作者 张立 陈伟民 胡健 《船海工程》 北大核心 2024年第3期74-77,83,共5页
通过单次试验实现不确定度A类评定的方法能够节省时间和成本,梳理阻力试验的采样和分析方法,以及不确定度的A类评定方法,从单次试验的采样时间序列出发,采用一种时间序列截断(time series truncation,TST)方法,提取不同计数周期的连续... 通过单次试验实现不确定度A类评定的方法能够节省时间和成本,梳理阻力试验的采样和分析方法,以及不确定度的A类评定方法,从单次试验的采样时间序列出发,采用一种时间序列截断(time series truncation,TST)方法,提取不同计数周期的连续的时间序列,以此生成一系列的观测样本,据此进行单次试验的均值输出和不确定度的A类评定,并与重复性试验结果对比。结果表明,TST方法的不确定度A类评定结果与重复性试验方法近似,满足工程应用要求;适用于任意单次试验;可在试验过程中实时分析。通过应用TST方法,能够在单次阻力试验时,提升试验结果输出的稳定性。 展开更多
关键词 阻力试验 不确定度 A类评定 船模试验
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基于边际减排成本的集装箱船碳中和路径和碳价影响分析 被引量:1
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作者 陈弓 周万利 +2 位作者 倪志锋 陈伟民 王丹 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第3期140-147,共8页
为研究集装箱单船碳中和路径,以及分析碳价对碳中和路径的影响,文章以一艘拟建的12000 TEU集装箱船为研究对象,采用边际减排成本理论评估方法,基于三型方案开展技术措施、营运措施和替代燃料组合的单船碳中和路径研究,分析边际减排成本... 为研究集装箱单船碳中和路径,以及分析碳价对碳中和路径的影响,文章以一艘拟建的12000 TEU集装箱船为研究对象,采用边际减排成本理论评估方法,基于三型方案开展技术措施、营运措施和替代燃料组合的单船碳中和路径研究,分析边际减排成本与碳价之间的关系。结果表明:技术措施与营运措施的组合可实现约28.62%的减排;大多数技术措施和营运措施具有成本效益;随着碳价升高到有限值,甲醇双燃料和氨双燃料两种船型的后期额外成本也逐渐具有经济性;单靠碳税难以实现2050年碳中和;氨双燃料船具备和甲醇双燃料船商业竞争的潜力。 展开更多
关键词 碳中和路径 边际减排成本 碳价
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基于BP人工神经网络与遗传算法的航速优化
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作者 陈映彬 文逸彦 +2 位作者 董国祥 屠海洋 张焱飞 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期82-87,共6页
为了进一步提高船舶能耗效率,本文提出一种基于BP人工神经网络与遗传算法的航速优化技术路线。首先,介绍常见油耗模型的构建方法;其次,利用BP人工神经网络建立目标船舶的油耗模型。模型预测的平均绝对误差为2.3%,准确度和泛化能力基本... 为了进一步提高船舶能耗效率,本文提出一种基于BP人工神经网络与遗传算法的航速优化技术路线。首先,介绍常见油耗模型的构建方法;其次,利用BP人工神经网络建立目标船舶的油耗模型。模型预测的平均绝对误差为2.3%,准确度和泛化能力基本满足工程应用要求。最后,利用遗传算法,并基于历史气象数据对目标船舶的航线做分段航速优化。计算结果表明,航速优化后目标船舶的航行时长不仅能减少1.35天,燃油损耗还可节省10.1%,由此说明对航行船舶做分段航速优化是一种可行方案。 展开更多
关键词 BP神经网络 遗传算法 油耗模型 航速优化
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