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期刊简介
期刊名称： 船舶工程
创办日期： 1979年
主管部门： 中国船舶集团有限公司
主办单位： 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所、中国造船工程学会
出版周期： 月刊
电话： 021-64416390
Email： cbgc@cssmc.cn
国内统一刊号(CN)： 31-1281/U
国际标准刊号(ISSN)：1000-6982
基于CFD方法的泵喷推进器两阶段优化设计
吴海燕;余龙;王有江;[目的]为了研究泵喷推进器多目标优化问题，[方法]基于计算流体力学（CFD）方法提出一种两阶段优化方法。第一阶段基于雷诺时均（RANS）数值模拟方法和多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ），完成有关推力、效率和初生空化性能的多目标优化；第二阶段采用RANS方程和声学积分公式（FW-H）声类比方法，评估优选方案的噪声性能。在此基础上，建立基于B样条的参数化模型，优化螺距和拱度等关键几何参数。采用该方法设计6种泵喷推进器优化方案，[结果]计算结果显示：效率导向方案（case1）的推进器效率提升2.68%，总声压级下降4.227 dB；平衡型方案（case2）的推进器初生空化性能有所优化，效率和噪声均有所改善，效率提升0.57%，噪声下降1.756 dB。[结论]该方法能实现泵喷推进器多目标协同优化，为泵喷推进器工程设计提供参考。
基于CFD的直翼舵桨结构参数对水动力特性的影响
温小飞;胡昌龙;黄佳林;肖惟起;[目的]为了分析直翼舵桨推进器结构参数选型和性能优化方面存在的不足，[方法]以FSDJ-400RE-C型直翼舵桨为研究对象，采用基于计算流体力学（CFD）数值模拟方法构建数学模型，对其水动力性能进行仿真分析。通过对进速系数J取值为0～2.4时的数值仿真结果与试验数据进行对比，验证构建的数学模型的准确性，其中：J=2.0工况下的效率偏差仅为6.628 5%。在此基础上，以J=2.0为代表工况，对桨叶长度、弦长和厚度等主要结构参数的压力场、速度场和水动力特性曲线进行对比分析，并以单一参数下桨叶水动力最优为条件进行参数组合仿真计算。[结果]结果表明：当桨叶长度为1 260 mm、弦长为510 mm、厚度为60 mm时，单参数下的水动力性能最优，但最优参数组合并非简单的叠加最优；以桨叶长度L为基准，当桨叶弦长C与L的比值为0.405、桨叶厚度T与C的比值为0.118时，直翼舵桨的水动力特性达到最佳状态。[结论]研究成果可供直翼舵桨的水动力性能预报、桨叶机构设计和优化参考。
船舶智能能效管理系统发展现状与展望
尹奇志;黄佳期;胡浩帆;苏开文;徐超凡;欧阳武;[目的]为了对船舶智能能效管理系统的国内外研究现状和发展趋势进行研究，[方法]系统综述了船舶能效数据采集、清洗、分析、建模和优化等关键技术的研究进展与应用实践，并对国内外典型船舶智能能效管理系统的功能与特点进行了对比分析。[结果]结果表明，船舶智能能效管理系统已形成从数据感知到优化决策的完整技术链条，功能也从监测向分析、评估与优化逐步演进；国内外系统在远洋动态优化、内河多终端协同和能效评估等方面各具特色，已在实际船舶应用中实现节能增效。[结论]未来船舶智能能效管理系统将向“船-云-岸”协同架构发展，须重点突破多源信息融合、机理-数据混合建模和数字孪生等关键技术，构建开放共享的能效数据生态，以实现全船队、全航程的自主智能能效提升。
基于STAR-CCM+的小型电池动力船舶重心纵向位置对阻力的影响
张荣骏;徐轶群;汪银飞;李振兴;林荣模;陈晓曦;[目的]为研究小型电池动力船舶重心纵向位置对船舶阻力的影响，[方法]以一艘4.98 m电池动力钓鱼艇为研究对象，使用计算流体动力学(CFD)软件STAR-CCM+对船舶阻力进行数值模拟，采用雷诺时均(RANS)方程作为控制方程，并选用Realizable∂ρ/∂t+∂(ρui)/∂xi=0湍流模型进行湍流封闭。同时，进行网格无关性分析与ITTC-1957摩擦阻力系数经验公式验证，并对不同重心纵向位置的仿真计算进行对比分析。[结果]结果表明，随着重心纵向位置前移，剪切阻力呈现出逐渐增大的趋势，压差阻力呈现出先减小后增大的趋势，总阻力呈现出先减小后增大的趋势。当重心纵向位置为2.05 m时，纵倾角为0.958°，总阻力达到最小值729.305 N，比最大值减小了28.87%。[结论]通过合理布置重心纵向位置，得到设计航速下最佳纵倾角，从而降低小型动力电池船舶航行阻力。
基于梯度优化的神经架构搜索可航水域检测方法
任纪城;张闯;杨春雨;杨云龙;郭沐壮;[目的]智能船舶在港口区域航行及靠离泊时精确识别可航水域是至关重要的，[方法]提出一种基于梯度优化的神经架构搜索方法用于识别港口区域内的可航水域。首先，提出神经架构搜索增强的U-Net模型，并构建缩减单元和扩展单元用于编码器和解码器；其次，设计一种权重平衡损失的联合优化策略，将交叉熵与加权背景损失相融合，实现准确的可航水域分割；最后，进行实船试验，并与常用方法进行比较。[结果]试验表明：所提方法的结果在召回率、精确率、F1值和均交并比4个指标上均优于U-Net、Vgg-Segnet和Nas-U-Net网络模型。[结论]所提方法的可航水域分割精度更加精确和连贯，满足智能船舶港区航行及靠离泊的需求。
基于ABiM-Ship的智能船舶轨迹预测
刘云翔;牛洪阔;朱建林;[目的]复杂航道、船舶自动识别系统（AIS）噪声与不规则采样等导致船舶轨迹预测捕获长时依赖困难与运动学耦合不足，为了提升船舶轨迹预测的精度与稳健性，[方法]提出ABiM-Ship网络，以双向选择性状态空间模型对历史航迹编码，利用注意力机制显式对齐航迹与航向、航速，设计2阶段端到端联合预测，先回归未来航迹与航向、航速，再以残差校正，引入Huber损失以约束物理误差并稳定收敛。[结果]试验表明：该网络在短、中、长程上的平均预测误差等指标表现均显著优于传统主流基线，预测精确度较高，且表征方法，2阶段结构与Huber损失均贡献显著增益。[结论]研究成果在保持线性时序复杂度的同时实现对轨迹、航向与航速的显式耦合与粗到细预测，具备良好的可复现与可推广性，可为复杂海域高密度交通的智能导航与协同调度提供可推广的技术路径与工程参考。
基于改进NSGA-Ⅲ算法的船舶航速优化方法
姚崇;葛瑜玮;王博;卢莉莉;张馨月;[目的]为降低船舶营运过程中的能耗与碳排放、提升航行效率，构建面向船舶能效营运指数（EEOI）、燃油消耗与航行时间的多目标船舶航速优化模型。[方法]提出一种融合余弦递减与高斯变异策略的改进非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ），以兼顾全局与局部搜索并增强种群多样性，提升解的收敛性与分布均衡性。基于丹麦M/S Smyril号客滚轮的真实营运数据进行试验验证。[结果]结果表明，在保证航行时间基本持平的前提下，优化策略使燃油消耗降低2.32%，所得解集在帕累托前沿分布与目标值多样性方面表现更优。[结论]研究成果可为船舶智能航速决策提供参考，具有良好的工程适用性与推广价值。
变桨失效对导管架海上风力机动力响应影响及减振研究
张晓;李向南;王宇航;孙秋菊;张礼贤;[目的]针对海上风电钢管混凝土导管架结构，分析叶片变桨故障对结构动力响应的影响，并评估调谐质量阻尼器（TMD）在不同工况下的减振性能。[方法]建立风浪联合作用下一体化耦合数值模型，研究导管架结构在风浪载荷下的动力响应，评估TMD在正常运行、停机和故障工况中的减振效果。[结果]叶片变桨故障引起轮毂推力骤增和转子转速上升，导致塔顶位移、机舱加速度及塔基、泥面线处剪力与弯矩显著增大。TMD在正常运行和停机工况下减振效果良好，但在故障工况下因能量集中于1P频段，控制性能受限。[结论]研究明确了变桨故障对导管架动力响应的影响及TMD的适用条件，为海上风电结构振动控制与安全设计提供了参考。
多用途货船的操纵性预报计算
周昭明;盛子寅;冯悟时;<正> 多用途货船是目前海上航运交通中数量较多的船舶,这些船舶的安全航运对海运安全具有特别的重要性。这类船舶的操纵性预报对于将自由自航模操纵性试验结果换算到实船、将实船压载状态下海上操纵性试验的结果换算到满载状态、以及在初步设计阶段了解和掌握所设计船舶的操纵特性都具有一定的实用意义。为此,我们以一艘载重二万七千吨的多用途货船为例就这类船舶的操纵性预报进行了数学模型整理和计算。由分析比较可知,预报值和试验值间的误差是可以接受的。
我国焊接生产现状与焊接技术的发展
林尚扬中国在2004年焊接结构的用钢量已经突破1亿吨,成为世界最大的焊接制造大国。自改革开放以来,完成了许多具有标志性的重大产品,焊接在国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。文章分析了我国焊接材料生产与应用、焊接机器人分布、焊接技术人员与焊工的教育与培训情况。指出虽然焊接材料生产总量及焊丝产量增加迅速,我国成为世界最大的焊材生产与消费国,但是手工焊条的比重仍占75%以上,焊接的机械化自动化率为35%左右,焊材产量与钢产量之比高达0.77%,这些问题应尽快解决。根据国际焊接技术的发展趋势,提出在造船业中应重视焊接机器人、数字化焊接电源和激光、搅拌摩擦焊和高效焊接等新工艺技术的发展与应用,吸引优秀人才到焊接生产第一线,加强政产学研的联合,以优质、高效、低成本的优势,增加我国造船业在国际竞争中的实力。
智能船舶技术发展与趋势简述
严新平;刘佳仑;范爱龙;马枫;李晨;<正>近年来,智能船舶技术已受到全球造船界与航运界的广泛关注。智能船舶以实现船舶及其配套设备、航行环境的智能化、自主化发展为目标,深度融合传统船舶设计与制造技术以及现代信息通讯与人工智能技术。通过从部分设备智能到全船智能系统、从内河到远洋、从单船智能航行到协同智能编队航行、从人机共融到远程自主的逐步发展,实现其以增强驾驶、辅助驾驶、远程驾驶、自主驾驶等为代表的阶段性功能,最终呈现智能航运新业态。
船-桥碰撞力学问题研究现状及非线性有限元仿真
刘建成,顾永宁归纳研究了船舶与桥梁碰撞力学的几种典型计算方法 ,并对各自的特点进行了分析。文中借助DYTRAN非线性有限元程序 ,以一艘 4万吨级的油船与长江上某一斜拉索桥发生正向碰撞为例 ,演示了有限元法仿真计算船 桥碰撞问题的一般过程。反映了船 桥碰撞过程中船艏、桥梁承台、桥面和拉索的力与变形的时间历程 ,得到了具有指导意义的结论
计算流体力学k-ε二方程湍流模型应用研究
雷林;王智祥;孙鹏;聂剑宁;该文应用k-ε二方程湍流模型对细长体绕流问题进行数值模拟计算,进而比较湍流模型中湍流参数的设置对计算结果的影响.通过模拟计算得到的湍流强度及粘性比的取值范围有较好的适应性.通过对简单二维剖面进行非定常运动计算,说明了湍流模型参数设置合理,验证了k-ε二方程湍流模型的实用性.
我国焊接生产现状与焊接技术的发展
林尚扬中国在2004年焊接结构的用钢量已经突破1亿吨,成为世界最大的焊接制造大国。自改革开放以来,完成了许多具有标志性的重大产品,焊接在国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。文章分析了我国焊接材料生产与应用、焊接机器人分布、焊接技术人员与焊工的教育与培训情况。指出虽然焊接材料生产总量及焊丝产量增加迅速,我国成为世界最大的焊材生产与消费国,但是手工焊条的比重仍占75%以上,焊接的机械化自动化率为35%左右,焊材产量与钢产量之比高达0.77%,这些问题应尽快解决。根据国际焊接技术的发展趋势,提出在造船业中应重视焊接机器人、数字化焊接电源和激光、搅拌摩擦焊和高效焊接等新工艺技术的发展与应用,吸引优秀人才到焊接生产第一线,加强政产学研的联合,以优质、高效、低成本的优势,增加我国造船业在国际竞争中的实力。
智能船舶技术发展与趋势简述
严新平;刘佳仑;范爱龙;马枫;李晨;<正>近年来,智能船舶技术已受到全球造船界与航运界的广泛关注。智能船舶以实现船舶及其配套设备、航行环境的智能化、自主化发展为目标,深度融合传统船舶设计与制造技术以及现代信息通讯与人工智能技术。通过从部分设备智能到全船智能系统、从内河到远洋、从单船智能航行到协同智能编队航行、从人机共融到远程自主的逐步发展,实现其以增强驾驶、辅助驾驶、远程驾驶、自主驾驶等为代表的阶段性功能,最终呈现智能航运新业态。
极浅水单点系泊系统的设计研究
马巍巍;范模;在分析研究单点系泊系统的主要形式、特点和适用范围的基础上,选取了软刚臂单点系泊系统作为的"海洋石油113"新单点系泊系统,针对其设计中遇到的难题,进行了深入研究,归纳总结了极浅水海域单点系泊系统的设计时所重点关注的设计基础、低频波浪力、触底和上浪等关键问题,为今后极浅水单点系泊系统设计提供一点借鉴经验。
海上风电运维的技术现状和发展综述
万远琛;王凯;初岳峰;在全球海上风电快速发展的背景下,海上风电运维方面的需求也随之增大。文章介绍了当前全球海上风电的发展概况和特点,阐述了海上风电运维市场的现状及其面临的主要挑战。从海上风电的运维管理、机组的监测分析技术、新型风电运维船和运维机器人等方面,探讨海上风电运维的创新之路。
海洋可再生能源技术现状与发展趋势
崔琳;李蒙;白旭;海洋可再生能源因其储量巨大且清洁可再生,一直以来都是国际社会广泛关注的可再生能源种类。但海洋可再生能源的种类较多且利用原理各异,开发利用难度和技术成熟水平也不尽相同。文章对波浪能、潮汐能、潮流能、温差能和盐差能5种海洋可再生能源利用技术的发展过程与技术现状进行系统介绍,全面归纳总结海洋可再生能源未来的发展趋势和重要技术瓶颈,探讨其产业化的途径和方向,为进一步研究海洋可再生能源的技术与产业发展提供参考。
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