北京航空航天大学曲鲁斌获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119647335B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411742189.1,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法及系统是由曲鲁斌;赵卓阳;马证超;许鑫泽;洪冠新;刘刚设计研发完成,并于2024-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法及系统,基于在不同海况下的海风特征参数、海浪特征参数以及舰船的运动状态参数建立第一脉动风速模型,并采用特定的计算方法计算出脉动风速的功率谱密度,并在角频率区间范围内,构建脉动风速的功率谱密度与振幅的关系式;然后通过关系式以及第一脉动风速模型得到第二脉动风速模型,进而计算出海风的绝对风速;根据绝对风速计算出海浪的有义波高,并采用特定的计算方法分别计算出风致流及浪致流的流速,进而构建海流流速模型,基于海流流速模型并采用特定的计算方法计算出海流对船舶的干扰力,通过充分考虑海风、海浪、海流之间的相互影响,可以更准确地预测舰船在风浪流中的动态响应。
本发明授权一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于风浪流耦合关系的海流动力响应分析方法,其特征在于,包括以下步骤: 参数获取及坐标系建立步骤:获取在不同海况下的海风特征参数、海浪特征参数以及舰船的运动状态参数,并以舰船质心为原点、舰船运动方向为纵向轴、舰船右舷且平行于海平面的方向为横向轴、地心为垂向轴建立船体稳定坐标系;所述海风特征参数包括脉动风速的圆频率、海平面的平均风速、风速波动的相关长度、以及脉动风速每个简谐波的振幅、角频率和初相位;所述海浪特征参数包括波浪的圆频率、波幅和波数;所述舰船的运动状态参数包括舰船的航速、水线长、吃水以及船长; 功率谱密度计算步骤:根据脉动风速的圆频率、海平面的平均风速以及风速波动的相关长度计算出脉动风速圆频率的平均值,并根据脉动风速圆频率的平均值、海平面的平均风速以及风速波动的相关长度计算出脉动风速的功率谱密度; 第一脉动风速模型及关系式建立步骤:基于脉动风速每个简谐波的振幅、角频率以及初相位建立第一脉动风速模型;并根据角频率以及基于角频率设定的频带宽度建立角频率区间,当角频率位于角频率区间内时,构建脉动风速的功率谱密度与振幅的关系式; 绝对风速计算步骤:基于脉动风速的功率谱密度与振幅的关系式和第一脉动风速模型得到第二脉动风速模型,进而计算出脉动风速;根据脉动风速和海平面的平均风速计算出海风的绝对风速; 海流流速模型构建步骤:根据海风的绝对风速计算出海浪的有义波高,并根据海平面的平均风速、空气密度和海水密度计算出水流摩擦速度,进而根据水流摩擦速度计算出风致流的流速;再根据有义波高、波浪的圆频率、波幅以及波数计算出浪致流的流速,基于风致流的流速和浪致流的流速构建海流流速模型; 海流对船舶的干扰力计算步骤:根据海流流速模型计算出海流流速,并将海流流动方向与舰船航行方向之间的夹角作为海流的相对流向角,在船体稳定坐标系下,根据海流流速和相对流向角分别计算出海流在纵向轴和横向轴方向上的速度分量;并根据海流在纵向轴方向上的速度分量、以及在无风和流的条件下,舰船在纵向轴方向上的航速计算出舰船与海流在纵向轴方向上的第一相对速度,根据海流在横向轴方向上的速度分量、以及在无风和流的条件下,舰船在横向轴方向上的航速计算出舰船与海流在横向轴方向上的第二相对速度;进而根据第一相对速度和第二相对速度计算出海流的相对速度;根据海流的相对速度、舰船的水线长、吃水以及船长分别计算出海流对船舶的横摇干扰力、纵摇干扰力以及垂荡干扰力。
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