当前国际海事组织（IMO）二代稳性规范中骑浪/横甩稳性失效模式的第二层薄弱性衡准校核方法仅适用于采用常规螺旋桨推进方式的船舶。然而，采用喷水推进方式的船舶同样属于该稳性失效模式的敏感船型，因此有必要建立此类船舶的规范校核方法。本研究通过类比螺旋桨推力模型，建立喷水推进系统的力学模型，在不改变当前骑浪/横甩第二层薄弱性衡准校核理论方法和框架的前提下，通过最少的流程变动实现适用于喷水推进船舶的第二层薄弱性衡准校核，并基于实泵数据和样船算例证明所提出方法的有效性。基于研究成果形成专门针对喷水推进船舶的规范校核方法，突破当前规范在船舶推进方式方面的局限性，不但使规范变得更为完备，而且能为喷水推进船舶的稳性安全评估提供有利的技术支撑。

基于边界数据浸入法（BDIM）和刚体运动流固耦合算法，开发一套球体垂直入水数值计算程序，通过与实验结果对比，验证数值方法的准确性和有效性。基于对数值计算结果的分析，获得球体垂直入水空泡、喷溅发展、空泡内部流场结构随入水冲击速度的变化规律，对比不同涡识别准则对流场内涡结构的识别效果。结果表明：入水冲击速度对喷溅闭合、空泡形态和内部流场随时间的演变具有显著影响；Q准则可以较为准确地识别流场中的复杂涡结构，入水气流速度会影响空泡内部尾涡的数量、尺寸和强度。

为了支撑高速水下航行器减摩擦阻力（摩阻）方案的选型和优化，本文提出较好的减摩阻试验研究技术方案和特征参量表达方法以提高测量精度的技术途径，并以聚氧化乙烯（PEO）减摩阻实际试验演示上述方案和途径的可行性。相关结果可为高速水下航行器减摩阻方案的选型和优化提供支撑。

船体型值与图片一样也是序列相关型数据，所以用于生成图片的神经网络模型也能生成船型数据。由于船舶种类繁多、需求复杂，本文研究重点从船舶水线上下、船艏、舯、艉等区域位置特征，和船舶设计中普遍存在球艏、尾轴、艏部外板升高等全局几何特征的条件生成需求出发，训练条件深度卷积生成式对抗网络模型（Conditional Deep Convolutional Generative Adversarial Networks）来实现两种特征的条件认知与生成。首先，将实现船型区域位置特征与全局几何特征的条件生成作为目标，分别建立条件深度卷积生成式对抗网络模型；然后，针对两类特征设置若干从易到难的不同分割方案和特征种类，使神经网络能够循序渐进地完成条件生成任务；最后，通过对训练过程和生成结果进行对比，初步证明所研究方法用于解决船型特征条件生成问题的可行性。本研究延续了作者之前的研究成果，属于基于计算机视觉技术的船型智能设计方法领域，旨在进一步探索引入人工智能实现船型智能设计的可行性方法。

面对海洋中庞大的波浪能资源，如何对其高效利用是目前仍需解决的一大难题。针对中国南海海域周期短、波高小的海况特点，本文提出一种与张力腿式平台（TLP）相结合的分块垂荡点吸收式波浪能装置模型。通过物理水池试验，测量分析分块浮子的水动力特性和波能捕获效率，同时与传统浮子的性能进行对比，探讨浮子分块后波浪能装置获能的优化效果。结果表明，分块浮子呈现出新的水动力特性，在低海况下装置对短周期波的能量捕获效率得到大幅提升，但在特定浪向角下会显著增大依附平台的纵摇运动，需要进一步优化张紧式系泊系统。

四桨船尾部附体的复杂性及内外桨空间布置位置的差异性会导致内外桨载荷分配不均衡。针对上述问题，本文采用CFD方法对四桨船舶的粘性尾流场进行数值模拟研究，从船体周围流场分布、湍流特性等方面详细分析内外桨盘面伴流场差异产生的原因，并与试验结果进行对比分析。研究结果表明，内桨处于船尾湍流区中，受船体边界层影响更甚，这使得内桨桨盘面轴向速度小于外桨盘面，进而导致内外桨负荷分配不均匀；外桨盘面流动为船体边界层流动及湍流尾流区的混合流动，这使得外桨伴流场更不均匀。上述研究可为四桨船舶设计及尾部布局优化提供基础和支撑。

由各种垂直施力引起的冰层破坏是极地探索和利用活动中重要的工程场景，而冰强度特性对于活动于此区域的平台的结构强度和安全操控的设计评估有直接影响。本文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池，制作盐水柱状模型冰，开展模型冰水平圆盘中心加载试验。试验对环向外沿均布支撑下的水平圆盘冰样中心区域垂直加载，利用测力系统记录冰样从起始承载直至弯曲破坏的力值曲线，根据受力峰值求取冰样破坏时的弯曲强度，利用影像系统捕捉冰样破坏失效细节，分析冰样承载失效过程。在此基础上，改变加载速度和冰样温度，开展系列试验测量，分析两个因素对模型冰弯曲强度的影响。本文工作为测量分析模型冰强度特性补充了一种可行手段，也为深入研究冰区结构物与冰层垂直作用机理和冰载荷形成机制建立了初步基础。

覆冰是威胁极地环境下海洋工程装备上部设施安全运行的潜在危险，而液滴收集系数反映了结冰对象捕获过冷却液滴的有效程度，因而是覆冰生长预测的关键参数。本文采用欧拉法对颗粒两相圆柱绕流进行数值仿真，通过研究液滴的斯托克斯数（St）和液滴雷诺数（Re_w）两个关键因素，对液滴运动轨迹的影响规律进行分析。研究发现，斯托克斯数对液滴运动轨迹影响明显，在St较大（St>1）时，收集系数完全取决于St，而Re_w的影响较弱，随着Re_w的增加，整体收集系数和局部收集系数缓慢减小；在St较小（0.26<St<1）时，随着Re_w的增加，局部和整体收集系数显著减小；由于流体在圆柱下游形成漩涡，在St<0.26时具有更大的随流性，驱使液滴卷吸入圆柱尾部近壁区，甚至与圆柱后壁发生碰撞，使得局部和整体收集系数随Re_w增加而变大。

随着海上浮式风机的大型化和作业水深的增加，风机运维服务船舶与风机平台之间的碰撞是影响风机安全运营的重要风险之一，而目前已有的研究主要聚焦于固定式海上风机。本文针对运维船与半潜式浮式风机的碰撞问题，基于多体水动力学建立运维船与半潜式浮式风机的运动方程，并采用物理建模方式模拟浮体间的碰撞力。首先，在时域内模拟因运维船动力定位故障导致其与风机平台的碰撞过程；在此基础上，分析撞击速度、撞击位置等因素对浮体运动响应的影响规律。研究结果表明，碰撞力具有作用时间短、幅值大的特点，其幅值与浮体间的相对速度呈线性关系；因运维船附加质量较小，碰撞对其横摇、艏摇速度影响显著，同时运维船的撞击位置直接决定了浮体动能之间的能量重分配，进而影响碰撞力幅值及浮体运动响应。

在对船体结构进行相似缩比试验设计时，通常采用方向性量纲分析法。然而，传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程，因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法，通过匹配物理空间与试验空间中的输运方程，获得结构几何尺寸、材料密度和时间的比例因子，推导得到加筋板结构缩比模型与原模型的非线性过程相似关系，分析材料参数对非线性相似过程的影响。通过开展不同缩比比例、不同材料参数的加筋板轴压极限强度数值计算，验证基于有限相似方法缩比准则的有效性。分析表明，基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度缩比准则可以很好地体现材料的非线性特性，可以通过缩比模型结果对原模型的极限强度取得良好的预报效果。

海底管道膨胀弯安装是铺设海底管道施工过程中的重要组成部分。由于在生产制造海洋管道过程中存在加工误差，另外施工中对接膨胀弯管与海洋立管或者海底平管也存在偏差，因此安装膨胀弯过程中存在极限尺寸偏差方面的问题。本文运用有限元分析软件ABAQUS，按照实际结构尺寸和材料参数建立带有法兰接头的膨胀弯仿真模型，针对实际安装膨胀弯过程中存在的三种类型的偏差工况，在满足实际施工对海管强度要求规范下，计算膨胀弯安装极限尺寸偏差，并得到结构在不同工况下的应力和应变的分布情况。详细讨论和分析膨胀弯在安装对接立管和平管过程的受力与形变情况。得到的相关结论有望为海洋平台中海管实际施工安装提供相应的理论依据，对海上油气田的开发建设具有一定的工程意义。

大直径单桩是海上风机重要的基础型式，其承载力可靠性是桩基设计的关键问题。本文考虑实际多土层的地质条件以及风速、波高、周期等环境参数的相关性，改进并采用BP神经网络与蒙特卡罗模拟相结合的方法，对大直径单桩风机在正常使用极限状态（SLS）下的承载力可靠性开展研究；基于桩-土接触面模型进行确定性的承载力分析，分别对砂土、粘土海床中的准确性进行验证，并采用该模型确定神经网络训练点的准确解；最后，以LW 8MW风机为例，进行SLS下单桩风机承载力可靠性分析。该方法可以为国内后续海上风电场的设计建设提供参考。

舰载机尾喷流冲击偏流板（挡焰板）产生高强度噪声。为研究不同偏流板角度对噪声的影响，在全消声室进行射流冲击实验。实验时收缩喷口直径D=56.4 mm，受冲击的偏流板长、宽均为600 mm，射流马赫数Ma=1.01。在偏流板角度β=45°、55°和65°条件下，利用传声器和流动显示对远场噪声和冲击流动进行观测。结果表明，不同冲击角度下壁面射流结构明显不同，总声压级及噪声辐射特性存在明显区别，随着冲击角度的增加，上游和下游极角总声压级分别出现上升和下降，β=65°时，下游总声压级最多降低7 dB，上游相应增加15 dB。流动和频谱结果表明下游主要受到后缘分离噪声影响，该噪声来自壁面射流从偏流板后缘分离产生的大尺度涡结构，低频占主导，并且互相关分析表明，偏流板角度越小，该噪声指向性越明显。上游噪声被冲击噪声所主导，虽然偏流板角度显著影响冲击噪声强度，但是相关分析表明，冲击噪声向各个极角辐射的指向性结构较为稳定。此外偏流板对边线形成低通高阻效应，边线噪声频谱最为陡峭，而且边线观测到的总声压级、频谱在不同冲击角度的差别均较小。本研究可为航母甲板噪声治理提供一定参考。

主动控制可以通过施加控制力作用于结构系统来有效控制结构低频振动噪声，在振动噪声控制领域具有重要的意义。本文提出一种基于导纳响应配置左特征向量的主动控制方法，通过实际测量的结构导纳响应，利用振动系统左特征向量与激励之间的关系来实现结构振动主动控制。首先，基于导纳响应推导特征值与左特征向量的配置，无需建立结构的系统模型，或知道原结构系统的M、C、K矩阵；其次，利用左特征向量的冗余空间，将闭环系统的左特征向量配置成与激励力向量正交的形式，实现结构振动的主动控制；最后，通过数值算例验证此方法的有效性和正确性。

压电纤维（Macro Fiber Composite，MFC）致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注，并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用。本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动力学响应。计算得到MFC致动器驱动力，根据莫里森半经验公式推导得到流体附加惯性力和附加阻尼力。基于欧拉-伯努利梁理论、假设模态法和第二类拉格朗日方程，建立MFC致动的水下柔性结构耦合非线性动力学模型，采用谐波平衡法将非线性阻尼线性化。数值仿真和实验结果表明：粘贴了MFC致动器的柔性梁结构局部刚度增大，实测模态振型与仿真模态振型基本一致；受周围流体水动力的影响，MFC致动悬臂梁水下前两阶共振频率与动态响应下降明显；模型预测的幅频响应曲线与实测曲线吻合较好，证实了所建耦合动力学模型的有效性。本研究可为基于智能材料的水下仿生推进装置提供参考。