浅水航道对标准船模KCS的影响研究

基于流体软件STAR-CCM+,应用欧拉多相流、VOF波、6-DOF等物理模型和K-Epsilon湍流模型,分析了不同水深条件下KCS船模的阻力及粘性绕流场的特性。通过改变数值水池水深,比较了深水状态与浅水状态下的阻力差异;分析了浅水中船舶周围的粘性绕流场分布情况。研究发现:随着水深减小,浅水效应对船体阻力的影响显著,流速增大,压力降低,船体下沉,吃水增加,阻力增大;船体兴波波幅增加明显,作用面扩大,兴波阻力增大。     

瘦型船浅水阻力及主机功率的一种实用计算方法

船舶大型化、高速化导致原本可视为深水的航道也可能有浅水效应，浅水阻力计算日益重要。此文基于ALM法和阿普赫金法探索了一种浅水阻力及主机功率的计算方法，并编写了计算机软件，能较快、较准确地得出船舶浅水航行时的阻力及主机功率。     

浅水对拖船作用效果影响的仿真研究

为研究浅水对拖轮作用效果的影响,本文利用分离型建模思想(MMG),建立了拖轮、船舶的数学模型,该模型考虑浅水的影响。并利用Matlab仿真软件对拖船协助大型船舶转向、横移操纵进行了仿真,通过对仿真结果的分析得出在船舶在有拖船协助进行转向操纵时,浅水中的船舶转向效果差于深水;船舶在有拖船协助进行横移运动时,浅水中的船舶横移速度小于深水的结论。对船舶的安全操纵提供理论参考。     

内河大型自航绞吸挖泥船浅水阻力数值计算

利用CFD方法计算某内河大型自航绞吸挖泥船在浅水状态下的总阻力。在不同水深及不同航速下对船模周围流场进行数值模拟,计算过程考虑自由面的影响。将计算结果与模型试验作比较,计算结果有较高的可靠性。并通过分析这类船型的流场分布进一步理解船舶在浅水航行中的阻力成因。     

关于深水、浅水与限制性航道界定的探讨

通过对船舶阻力的分析和计算．根据影响阻力的主要因素，航速、水深与船吃水比、断面系数，由换算系数来界定深水、浅水与限制性航道。     

关于船舶浅水阻力性能的比较方法

本文首先简单地介绍了深水阻力的两种比较方法即(1)直接比较法和(2)通过与标准船型的阻力性能比较。对于浅水阻力来说,一般都采用前一种方法。由于船在浅水中航行,较在深水中多了一个有限水深的限制,速度参数也较深水中多了一个水深佛氏数,使情况更为复杂。如果采用不同的参数表达,可以得出不同的结论。本文还基于一般船舶深浅水间阻力关系,认为可以利用标准船型深水阻力图谱来进行比较。新船和标准船型的浅水阻力性能百分比R′_(r新)-R′_(t标)/D′×100%是它们的深水阻力性能百分比乘以一所谓扩大因子R′_(r新)-R′_(t标)/R_(t标)×100%×1/1-K (R′_(r新)-R′_(t标))其中K=f(Vah~(1/2))。和深水中相比,可知凡船舶之深水阻力性能愈佳者,在浅水情况下,亦保持其优越性。     

浅水效应对船舶的影响及经验估算方法

当船舶由深水区域航行至浅海、内河和港口等浅水区域时,因航道受限而遭受浅水效应,进而其安全航行和操纵性受到影响。针对这一问题,对浅水效应的概念、发生条件及其对航行安全的影响进行分析。针对浅水效应的下沉和阻力增加,介绍比较常用的经验公式估算法,以便对浅水效应进行定量分析。根据该经验估算方法,船长可在船舶遭受浅水效应时做出快速反应,从而保证船舶安全航行。     

内河船舶的浅水阻力计算

本文提供了一种估算内河船舶浅水阻力的方法。根据184条船模浅水阻力曲线及部分相应的深水阻力曲线,计算了经济航速、临界航速和不同航速下的兴波阻力系数。应用经修正的Prohaska方法计算了深、浅水形状因子。将上述这些量视为H/T、L/B、B/T和C_B的幂函数方程,应用回归分析确定其指数值。利用求得的回归公式即可进行深、浅水阻力计算,协助选择优良船型,进行主尺度分析,选配经济航速以提高营运经济性。本方法具有计算简便、适应范围广、计算精度高等优点。     

水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响分析

水流阻力会对船舶航行造成一定阻碍,在浅水狭航道内,水流阻力影响变得格外显著,为此提出水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响研究。在静止水域中,通过质点化分析方法,研究水流对船舶流向行驶以及渡河行驶的影响;流动水域中,使用力学分析框架,研究逆向行驶以及同向行驶水流阻力变化,通过力学坐标系,探究渡河过程中水流阻力的变化对船体造成的影响。试验结果表明,分析结果明确有效,并且分析结果的多样性为浅水狭航道船舶航行提供理论支撑。     

船舶操纵性能预报浅水修正模型的对比研究

利用深水区平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过两个基于船舶主尺度的回归公式浅水修正模型分别得到浅水区的366TEU集装箱船操纵运动结果,并对这两个浅水修正模型得到的结果做了比较,为进一步研究船舶在浅水中的操纵性预报提供了参考。     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

A numerical investigation of the squat and resistance of ships advancing through a canal using CFD

As a ship approaches shallow water, a number of changes arise owing to the hydrodynamic interaction between the bottom of the ship’s hull and the seafloor. The flow velocity between the bottom of the hull and the seafloor increases, which leads to an increase in sinkage, trim and resistance. As the ship travels forward, squat of the ship may occur, stemming from this increase in sinkage and trim. Knowledge of a ship’s squat is necessary when navigating vessels through shallow water regions, such as rivers, channels and harbours. Accurate prediction of a ship’s squat is therefore essential, to minimize the risk of grounding for ships. Similarly, predicting a ship’s resistance in shallow water is equally important, to be able to calculate its power requirements. The key objective of this study was to perform fully nonlinear unsteady RANS simulations to predict the squat and resistance of a model-scale Duisburg Test Case container ship advancing in a canal. The analyses were carried out in different ship drafts at various speeds, utilizing a commercial CFD software package. The squat results obtained by CFD were then compared with available experimental data.     

赤水河机动驳新船型浅水快速性能试验研究

针对两艘机动驳船,其一为赤水河现有优秀船,隧道尾型称为对比船,其二为武汉理工大学开发研制的双尾新船型,称为设计船,进行了不同水深、不同装载工况的浅水阻力性能、推进性能试验研究.探讨了不同船型、水深变化和装载工况变化对船舶浅水快速性能影响,给出了一些有益的结论.     

采用Green-Naghdi方程和有限元法计算浅水船波

采用波动方程／有限元法求解Green-Naghdi(G-N)方程计算船舶在有限水深区域的兴波和波浪阻力。把行驶船舶对水面的扰动作为移动压力直接加在Green-Naghdi方程里，以描述运动船体和水面的相互作用，并经此来计算不面波动、船底水动压力和波浪阻力。G－N方程比浅水方程增加一个非线性的频散项，以补充有限水深对浅水船波的影响。采用随船运动网格的有限方法，以Series 60 CB=0.6船作为算例给出浅水船波的计算结果，并与浅水方程的结果进行了比较。计算结果表明，当船速小于临界速度时，由于频散的影响，G－N方程级出的船后尾波波高比浅水方程的结果大，同时波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高。当船速大于临界速度时，G－N方程的计算结果与浅水方程基本相同，频率散射无明显影响。     

浅水中低速斜航船舶水动力预报及验证与确认分析

浅水中的斜航船舶受到浅水阻塞效应和不对称流的综合影响。为预报该运动中的船舶水动力,文章采用基于定常雷诺平均纳维—斯托克斯方程的计算流体动力学方法,对浅水中做斜航运动的船舶粘性绕流场进行数值模拟。考虑低航速运动的特点,忽略航速影响下的自由面兴波,由数值计算得到水动力系数在漂角影响下的变化规律。针对计算精度问题,在数值模拟中从验证和确认角度分析和评估计算结果：通过网格收敛性分析分析数值误差与不确定度;结合试验数据考察计算模型的误差。此外,从计算区域尺度、湍流模型、边界条件、船体下沉和纵倾作用方面对模型误差的影响因素进行探讨,可为改进计算模型、提高数值模拟精度提供参考依据。     

船舶在狭窄、浅水航道船行波的数值模拟

狭窄、浅水航道船行波对内河航运安全、航道维护和水域生态环境等存在诸多负面影响。针对狭窄、浅水航道船舶兴波问题,选择内河巡逻艇,基于较为成熟的CFD技术,应用重叠网格(Overset mesh)、两相流、自由表面(VOF)、六自由度(6-DOF)等物理模型和Realizable 湍流模型,模拟分析了船行波波形耦合、反射生成的尾浪以及与岸边相互作用的拍岸现象,并对4.2米某巡逻艇在水深0.95米距离航道2米条件下航行时的升沉、纵倾和水动压力进行监测。研究表明,内河巡逻艇在狭窄、浅水航道波形耦合、反射以及拍岸现象明显,浅水效应、升沉响应、纵摇响应逼真;兴波拍岸位置 与 处的拍岸波高分别为0.02373与0.037065米。本文研究为解释狭窄、浅水航道船行波及航道其他船舶与岸边、桩柱等的相互作用具有指导意义。     

浅水域中船舶的操纵运动仿真研究

研究船舶在浅水中的操纵与控制是船舶航行安全的一项重要课题。根据势流理论，以某型船舶为仿真实体，进行仿真建模，通过对船体进行网格划分，基于不同船体网格模型进行浅水域的操纵性计算。研究结果反映出该型船舶在浅水域的操纵特性，为该型船舶在浅水域的操纵提供科学依据，同时对其它船型的操纵性研究具有一定的借鉴意义。