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第一篇船舶与海洋工程论文范文参考：物体入水问题的分析研究及其在船舶与海洋工程中的应用
入水问题作为工程应用中一种比较常见的现象,一直以来都是船舶和海洋工程领域中十分重要的课题.由于涉及到移动物体边界和自由液面,因此能够准确地数值模拟入水过程是具有挑战性的.本文采用自由液面捕捉方法,将自由面作为计算域内的接触间断进行捕捉,建立非均匀不可压缩的欧拉方程作为流场控制方程组.并且利用直角切割网格来离散计算域,通过局部更新物体边界附近的网格信息来解决动边界问题.在此基础上,采用基于单元中心的有限体积法对控制方程进行离散.其中,采用Roe的近似Riemann解算子的复合格式计算流体网格边界处的流通量.边界处的流场变量采用分片线性表达式进行重构,利用最小二乘法求解流场变量梯度,引入限制器来抑制高阶重构方法在间断解附近产生的虚假振动,物体边界处的流通量由Riemann间断理论得出.采用压强分裂算法对压强梯度进行预处理,从而解决由于自由面引起的静压梯度不连续的问题.使用人工压缩法将压强项引入到不可压缩约束方程中,采用双时间推进方法来获得流场的非定常数值解.通过流固耦合算法,将本文方法扩展应用到刚体自由入水问题上.采用二维刚性楔形、圆形剖面常速入水和楔形、船型剖面的自由入水作为实例,验证了本文计算方法的有效性和适用性.
采用上述流场计算方法对双圆柱同步入水问题进行了求解,结果表明双圆柱的相互作用对压强分布和所受水作用力的影响较为显著,并且发现双圆柱半径、间距和入水速度对这种相互作用效果有很大的影响.然后,变换这三个状态参量,设计各种不同的双圆柱同步入水数值试验.根据计算结果,在不同入水阶段,对于附加水作用力分别采用类似正态分布和Weibull分布的解析表达式进行数值拟合.并且通过两个任意双圆柱入水模型对估算表达式进行验证,计算所得结果满足工程精度.这说明本文所得的代数表达式能够用于工程中双圆柱入水的附加水作用力估算.这种思想方法同样可以用于多柱状体的入水分析中.
将造消波理论引入到本文流场计算方法中建立数值波浪水槽.控制圆柱入水的时间和运动形式来研究不同波浪参数对圆柱入水过程的影响.然后在圆柱运动方程中加入绳索张力的作用,从而实现对悬吊圆柱在波浪中入水过程的数值模拟.最后变化计算模型的圆柱运动和波浪参数,分析不同工况下绳索张力变化和重物运动的特性.
将刚架结构有限元理论与本文流场计算方法相结合,并采用单向耦合策略联合计算流场和弹性变形,从而将本文方法扩展应用到水弹性问题的求解中.建立弹性楔形体的自由入水模型,将本文结果与实验数据进行比较,证明了本文方法求解弹性楔形体入水问题的正确性和合理性.然后改变楔形体的入水参数建立不同的模型,分别进行数值计算,并且分析了入水参数对自由入水的弹性楔形体的整体运动和局部变形的影响.
最后针对三维船体从船台上纵向重力式下水这一工程实际问题,采用Fluent软件计算船体下水流场,并在此基础上编制的船体下水三维运动方程的VC源代码来进行二次开发,从而达到动态模拟船体下水过程的目的.对渤海造船厂159000t油船下水实例进行数值计算,结果表明采用本文的下水数值方法分析船体下水过程是准确可行的.然后以大连重工集团的298000t油船首部从H3倾斜平台下水为例,来分析船体和船台各状态参数对下水运动的影响,得到一些有用结论用来指导实船下水工艺.
第二篇船舶与海洋工程论文样文：船舶与海洋结构物阴极保护电位数值仿真与优化设计
随着我国船舶工业的迅速发展,船舶与海洋结构物日渐趋于大型化和复杂化,这对阴极保护系统的防护有效性也提出了更高的要求.因而寻求实用有效的船舶与海洋结构物阴极保护电位预报与优化设计方法对船舶与海洋工程的发展具有重要意义.
在传统的阴极保护工程设计中,大多采用实际测量或经验估计来获得保护电位分布.实际测量虽然直观、可靠性高,但由于时空、环境等因素的限制往往施工困难,费用昂贵,依靠经验估计也在某种程度上不能保证结果的准确性.近年来计算机的出现和数值仿真技术的兴起,为科学预报、评估和优化船舶与海洋结构物阴极保护系统提供了全新的技术手段.数值仿真方法具有快捷、经济、获得数据全面、结果直观等优点,因此本文研究船舶与海洋结构物的阴极保护电位数值仿真和优化设计具有重要的理论意义和工程实用价值.
本文首先研究了应用传统公式进行船舶与海洋结构物阴极保护方案的初步设计方法.根据船舶与海洋结构物结构特点、营运环境和材料的电化学特性,选取阴极保护方法和主要设计参数——保护电位和保护电流密度,由结构图纸或计算公式得出保护面积,进而确定辅助阳极或牺牲阳极的类型和数量,最终得出满足腐蚀防护目标要求的阴极保护初步方案.为后续章节的阴极保护电位数值仿真和优化设计奠定基础.
本文采用三维边界元方法求解阴极保护数学模型,通过引入分段拟线性化方法处理边界条件的非线性问题,建立线性方程组并求解,最终应用FORTRAN语言实现自主开发阴极保护电位数值仿真软件.该软件克服了以往商业软件中存在的仿真模型建立方式唯一和模型不具有通用性的缺陷,仿真结果输出形式多样,可对多种阴极保护方法的保护电位进行数值仿真,便于操作和工程实际应用.通过将软件计算结果与实验值比较,验证了软件计算方法的可行性和计算结果的准确性.应用该软件对本文设计的9200TEU集装箱船外加电流阴极保护系统和400ft自升式钻井平台牺牲阳极阴极保护系统的保护电位进行仿真预报,可得出详细准确全面的电位分布计算结果.本文根据工程实际应用经验,提出仿真计算的建模流程和边界条件设定方法.在9200TEU集装箱船外加电流阴极保护电位仿真过程中,采用在极化曲线中保持电位不变,改变电流密度的方法实现模拟涂层破损率.在400ft自升式钻井平台牺牲阳极阴极保护电位仿真过程中,采用分块边界元方法解决计算中电解质不一致问题,提出分区域建模方法解决电解质不连续问题,通过将模型整体电位分布计算中获得的内面电位值作为边界条件加载到计算结构相贯区域电位分布模型中相对应的内面节点上,得到自升式平台复杂节点保护电位分布.分析计算结果得出：400ft自升式钻井平台牺牲阳极阴极保护初步方案合理可行,9200TEU集装箱船外加电流阴极保护初步方案还需进行优化.
鉴于大型船舶根据计算公式设计外加电流阴极保护方案时在细节方面易存在不足,导致部分区域出现保护不足和过保护,本文分别以保护电位均匀分布和阳极输出电流最小为优化目标,以阳极输出电流为优化参数,将模拟退火算法与边界元方法相结合,编写阴极保护优化设计软件.通过控制冷却进度表,该软件实现了优化过程可控.通过将船舶优化后保护电位分布与优化前对比,分析得出应用本文的优化方法可提高阴极保护电位分布的均匀性和保护方案的经济性,降低析氢反应概率,应用该方法所编写的软件具有较高的优化效率.
第三篇船舶与海洋工程论文范文模板：船桨舵相互作用的重叠网格技术数值方法研究
随着计算机技术和数值方法的飞速发展,计算流体力学方法(CFD)开始活跃于船舶与海洋工程的各个领域当中,已有越来越多研究工作基于CFD方法开展研究.然而CFD在船舶与海洋工程中的发展一直受困于多个瓶颈.其中一个关键问题就是动网格技术.在实际船舶工程问题当中,船舶上会安装螺旋桨、舵等活动附体.这些活动附体会对船体的受力和运动等产生较大的影响.在处理这类船、桨、舵相互作用的问题上,不仅需要处理船舶在自由面上的六个自由度运动,同时还需要考虑螺旋桨和舵相对于船体的旋转运动.传统的动网格方法很难同时处理船、桨、舵三者的耦合运动.重叠网格方法是解决这类问题的有效方法之一,并实现船、桨、舵相互作用的数值模拟.重叠网格技术可以破除物体与网格之间的约束关系,能够使船体在自由面上拥有大幅度六自由度运动的同时,让各类附体相对于船体自由地转动.在重叠网格的帮助下,能够有效解决船、桨、舵相互配合等复杂问题的计算.本博士论文的目标是基于开源代码OpenFOAM,深入研究和开发重叠网格技术,并使用重叠网格技术来实现船、桨、舵相互作用等问题的数值计算.本文在基于OpenFOAM的数值方法、数据存储方式以及非结构网格的特点上,利用SUGGAR程序生成重叠网格的插值信息,开发出了重叠网格模块.在该模块的开发过程中分为静态重叠网格和动态重叠网格方法两部分.在静态重叠网格开发中,完成了并行化等功能的优化,提高计算效率,并统一模块接口,使OpenFOAM中的任意控制方程均可以通过该模块来实现重叠网格方法.在并行化过程中,将用于重叠网格通信的插值信息进行重新编号和有效分块,并利用MPI将每块的插值信息传递给对应进程.在插值信息分块过程中,根据网格区域分块的结果进行有效处理,只传递给每个进程所需的信息,避免多余信息的传递,以提高并行效率.与此同时,为了提高重叠网格模块的通用性,并且使其能够用于其它问题以及数学模型当中,本文利用了C++语言中的面向对象的编程思想,公用接口采用抽象类的方法,使函数接口统一.在动态重叠网格的开发中,本文完成了多级物体运动模块的开发以及通信模式的优化.在多级物体运动模块中,船体作为父物体在自由面上进行六自由度运动的同时,螺旋桨和舵作为子物体还能相对于船体进行转动.利用该模块可以实现船、桨、舵相互配合等问题的CFD计算.同时本文基于MPI完成Open FOAM与SUGGAR之间的通信模式的优化.该优化方法将OpenFOAM与SUGGAR分别置于不同进程中运行,并利用延迟算法,使两者能够同时进行计算,有效解决普通动态重叠方法中CFD计算进程闲置的问题,从而大幅度减少动态问题中的计算时间.为了有效解决计算船舶水动力学中的船、桨、舵配合等问题,本文将重叠网格方法与开源CFD工具箱OpenFOAM相结合,开发出面向船舶与海洋工程水动力学的数值求解器naoeFoam-os-SJTU.该求解器具有动态重叠网格的处理计算能力,以及针对重叠网格方法所开发的多级物体的六自由度运动模块,能够用于实现船、桨、舵的相互作用和运动耦合等复杂问题的计算.为了验证该重叠网格模块以及展示重叠网格方法在处理各类复杂问题时的能力,本文进行了自航推进、自航操纵和带桨耐波性三部分算例的验证.第一部分是KCS的自航推进问题.利用重叠网格,解决螺旋桨在船后的旋转问题,完成KCS带桨的自航推进问题的计算,并得出KCS的自航推进因子.第二部分为船舶带桨、带舵的自航操纵问题.在自航操纵计算中,船舶具有六个自由度的运动,并且由螺旋桨提供船舶前行的推力、由舵提供船舶转向的力矩.计算的算例包括KCS的Z形操纵模拟、全附体DTMB 5415M模型的Z型操纵和回转操纵试验计算.第三部分增加了波浪的因素,计算KCS船模在波浪中的螺旋桨推进和船体运动问题.所有算例中的螺旋桨和舵均通过重叠网格方法进行离散,并且能够相对船体进行旋转,以进行船、桨、舵的整体模拟.三部分算例均有模型试验测量结果进行比较和验证,并得到令人满意的比较结果,充分验证了重叠网格方法在处理这类船、桨、舵相互作用问题上的有效性和准确性.通过这三部分算例的计算和验证,证明了重叠网格方法能够实现传统动网格方法所无法实现的船、桨、舵配合等复杂问题的计算,大幅扩展CFD在船舶水动力学中的应用范围.
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第四篇船舶与海洋工程论文范例：船舶减摇鳍系统智能控制及其可视化仿真的研究
船舶减摇鳍是船舶与海洋工程中的一种重要系统,目前已在多种船舶中广泛应用.减摇鳍对于提高船舶耐波性,增加船舶使用寿命,改善设备与人员的工作条件,提高舰艇的战斗力具有重要作用.减小船舶横摇是目前船舶运动控制领域的重要课题之一.本文以船舶减摇鳍系统作为研究对象,对于船舶减摇鳍系统智能控制算法及其虚拟现实环境下的可视化仿真进行了系统深入的研究.
减摇鳍系统目前大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器.控制器的性能对船舶自然横摇周期和无因次横摇衰减系数有着很大的依赖关系.由于船舶横摇运动的复杂性、非线性、时变性和海况的不确定性,经典PID控制难以获得满意的控制效果.采用先进的控制策略是解决这一问题的有效方法. 本文提出了基于逆模式小波神经网络的船舶减摇鳍系统自适应控制方法.由于小波神经网络结合了小波特有的多分辨特性和神经网络固有的自学习和自适应的能力,能够实现良好的动态非线性映射的特点,使得小波神经网络具有学习收敛速度快,逼近精度高、参数(隐层节点数和权重)的选取有理论指导,有效避免了局部最小值问题等优点.仿真实验表明减摇效果有较大的提高,能够克服传统PID控制器适应性差的缺点,具有较好的容错性和较强的适应非线性的能力.在仿真过程中引入一个常量信号乘以一个富含频率的信号、一个频率在期望输出附近的伪随机二元序列信号作为海浪作用于船舶的波倾角输入信号,目的是为了使所建横摇模型对各种不同的输入信号都具有很好的泛化能力.为了获取最佳的常量信号并能减少系统仿真量,增强系统适应性,针对不同海情依有义波高和风速不同可分为三个不同范围的特点,上述常量信号的大小只需取三个不同的值.仿真表明采用此方法后,对各种海况都能获得满意的效果.| 有关论文范文主题研究: | 船舶与海洋工程类论文范文 | 大学生适用: | 2000字学术论文、2000字学术论文 |
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第五篇船舶与海洋工程论文范文格式：船海工程设计中的博弈分析法研究与应用
信息时代,知识经济的飞速发展迅速深刻地改变着人类社会,以传统设计思想为指导的工程设计行为,已经不再能够完全满足现代设计与社会生产发展的要求,传统的设计过程向现代设计过程的转变将成为历史发展的必然.
船舶属于现代工业产品,在其设计过程中,存在大量无法避免的多目标优化问题.对于常规船舶设计,最为常用的设计方法是“母型改造法”,这种方法过分依赖于历史设计范例的数据收集,具有一定的局限性.在船海工程设计领域内,应用最为广泛的设计理念就是经典的“设计螺旋”思想.设计螺旋思想准确的反映了船舶设计过程中的一些基本原则,同时又默示了船舶设计是具有相继性的周期性迭代过程,而不是开放式的并行协作过程.
博弈分析法是基于博弈论的思想与基本原理而形成的一种解决工程多目标优化问题的方法,此方法融合了系统化思维与开放性的特点,通过运用博弈模型对问题进行分析和描述,讨论了一种分析问题的思维逻辑.针对传统船舶与海洋结构物设计思想和方法的不足与缺陷,本文从以下三个船舶与海洋工程中的设计问题入手,研究了博弈分析法在船海工程设计中的适用性.
船舶居住舱室的布置设计,是在一个确定面积的空间内放置若干家具、设备以满足居住舱室的各项要求.舱室布置设计可以抽象为一个多目标优化问题,舱室内每件家具或设备都有一个最优的布置位置,但在有限的空间内各个家具的位置选择之间又会产生几何冲突.本文针对这个问题提出了两种分析与解决方法：一种是加权和法,用此方法把各个优化目标赋以不同的权值,按照权值的轻重逐次进行分析,分别评估赋值,运用线性加权的思想把问题转化为单目标优化问题,将各个权重的优化目标分别组合计算其加权和值后进行方案比较优选；另一种方法运用博弈论的观点把问题描述为一个博弈模型,以家具或设备为基础定义若干布置单元为参与者,把家具对空间位置的选择定义为行动策略,把家具的功能实现与舒适性水平定义为收益.通过求解博弈的均衡,有效的解决了多目标优化问题.
船舶初步设计阶段具有包括多学科合作与多目标优化的复杂特性,本文针对船舶初步设计的特点,以学科专业为基础进行博弈模型的建立,开展博弈分析.将各个学科专业设计团队定义为参与者,设计目标为最终的期望收益,分析博弈到达均衡的过程就是各个设计团队合作完成设计方案的过程.当获得博弈均衡时,参与者在互动合作过程中的行动策略就是指导各个学科设计行为的具体方案.为了便于开展针对这个复杂模型的分析,本文给出“策略矩阵”式的描述分析方法,并利用矩阵的行列变换属性将复杂的模型分解为简单模型并逐步分析求解.同时,博弈分析的思想还被应用于多学科优化设计算法的研究中,在各个学科子系统分别进行优化的过程中,引入博弈的机制,形成了一种新的多学科优化设计算法.应用此方法能够实现船舶设计单个循环周期内的阶段性开放式并行设计过程.
自升式海洋钻井平台与船舶同属重要的海洋工程装备产品,但是平台的设计过程与船舶的设计过程不尽相同.平台设计的过程从构成平台的各个功能性子系统着手,逐步综合形成最后的设计方案.将博弈分析法运用于某钻井平台的方案设计过程,应用矩阵式博弈模型描述设计过程,通过子博弈分解把复杂问题逐步简化,进而明确各个子系统的设计约束,有效的规划设计行为,得到最终的设计方案.
最后,本文融合模块化设计和产品生命周期设计的思想,将博弈分析法进一步拓展应用于自升式海洋平台的全生命周期分析.将海洋平台这种复杂工业产品按照不同的服务功能性进行模块划分,并建立博弈模型,应用“策略矩阵”对设计过程进行分析.进而结合产品生命周期设计的思想与理念,在博弈模型中增加时间变量,将原来的博弈模型发展为即时博弈模型,使博弈分析法适用于产品生命周期全过程的各个阶段.
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船舶与海洋工程引用文献:
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[3] 船舶与海洋工程专业论文参考文献 船舶与海洋工程专业外文文献怎么找
