绿色35,000吨散货船船体线型优化及设计研究

本文针对新一代绿色环保船型研发的需求,在已有性能较为优良的35000吨散货船的基础上,对船体线型作进一步的优化设计。利用势流计算原理及粘性流计算原理分别对船体周围流场特性进行计算分析,结合在船体线型设计方面的经验对原船线型作进一步的改型优化,并通过水池模型快速性试验验证获得了更为优良的船舶线型。经对线型改型优化,既降低了阻力又提高了推进效率,总的节能效果可达9%。说明线型改型优化已取得了较为明显的效果。此外,采用粘性流计算原理进行数值计算应较势流计算原理更为全面合理。特别对原来快速性能已较优良,方形系数CB较大的船型来说,采用粘性流的计算分析法能获得更为合理的结果。     

大灵便型散货船的线型设计与优化

在对当前已建与在建的五万吨级大灵便型散货船的船型比较分析的基础上,确定了开发项目的主要尺度要素,并对该类船的线型特点进行了分析。利用势流计算原理对船体周围流场特性进行了计算分析,结合以往在船舶线型方面的经验对原船线型进行了改型优化,通过水池模型快速性试验验证获得了较为优良的船舶线型。在相同的主要尺度情况下,经对线型的改型优化可使满载状态时的有效功率下降23%,收到功率下降24%,设计状态时的有效功率下降20%,收到功率下降30%,相应的船速可分别提高0.6kn及0.7kn,说明对线型的改型优化取得了较为显著的效果。为采用兴波数值计算分析与船舶线型方面经验相结合的方法来进行线型优化提供了一个良好的范例。     

应用计算流体力学进行VLCC船型的线型优化

应用计算流体力学(CFD)的计算结果对VLCC船进行了线型优化工作。首先按照航线、总布置的要求,确定了一初步线型,然后两个不同的首部备选线型和两个尾部备选线型共组合成了4个VLCC线型方案。根据势流理论的计算结果进行首部线型选优;根据求解雷诺时均的RANSE方程的计算结果进行尾部线型选优。在首部线型的比较中主要应用了波形分布图、波高图、沿船体表面的压力分布等流场信息,在尾部线型的比较中通过桨盘面处的轴向伴流分布和形状因子,来判断后体线型的优劣。最后通过模型试验验证了选优的线型方案的快速性。     

基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

该文针对一型具有水下多种工程作业功能的 3000 m 深潜水作业支持船的大型复杂船型,基于数值模拟方法进行了快速性综合优化研究。通过数值模拟,对于船体首部形状、尾封板高度及小尾鳍角度等变化,分析了其改变的首、尾部线型对船体阻力及伴流的影响；根据分析计算结果综合优化了船体线型,预估在限定功率下的船舶航速,并在水池对最终优化后船型进行了模型试验。结果表明：试验结果与数值预估结果吻合,验证了数值计算的准确性以及大型复杂工程船型线型综合优化设计思路的正确性。     

基于CFD软件的三维船体粘性流的数值模拟

利用商业CFD计算软件FLUENT,在不考虑自由液面情况下,对某低速肥大型船进行粘性流数值模拟,得到在不同傅氏数下的船体摩擦阻力系数及船体周围流场信息,通过把数值模拟计算的摩擦阻力系数和经验公式相比较,验证了FLUENT用于预报三维船体摩擦阻力的有效性,所得到的船体周围的流场信息可以为线型的优化提供一定的参考数据。     

折角线型船舶的线型设计取得重大进展：船模对比试验获得成功

常规情况下，折角线型船舶仅在小船或快艇上使用，对一般运输船要设计成折角线型至今没有好的方法。作者认为如果能把船体的水下折角线在纵向设计成与水的流动方向一致，有望船体阻力不致增加而使船体建造工艺大为简化。为了做对比试验，作者选择了上海船舶研究设计院设计现已投入运行的５０００吨近洋干货船，在保持其各站横剖面面积不变的横剖面形心位置不变的前提下，用流线追踪计算的方法，将其改为折角线型，并使纵向折角线与流     

62000 DWT多用途船的船型优化

在母型船的基础上对一艘62 000 DWT多用途船进行船型优化,以使其在设计吃水和结构吃水状态下获得更加优良的性能。分析母型船的船身压力和兴波,对压力梯度变化较大的区域变化船体局部几何形状;对艏部的进流角度和艉部的去流段长度进行优化,以降低兴波阻力和减小船艉的流动分离。使用Star ccm+对最终的优化线型进行计算,并与母型船的结果对比,结果表明,优化船型与母型船相比,在设计吃水和结构吃水的阻力下降明显,船身表面压力梯度分布和螺旋桨盘面处的伴流分布更为均匀,达到了优化目的。结构吃水状态下的模型试验表明,阻力数值计算结果准确。线型优化使得船型具有更优良的性能,达到能效指数的要求,满足节能减排的目标。     

基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

针对一型具有水下多种工程作业功能的3 000 m深潜水作业支持船这一大型复杂船型,基于数值模拟方法进行快速性综合优化研究。数值模拟船体艏部形状、艉封板高度及小尾鳍角度等变化,分析艏艉部线型的改变对船体阻力及伴流的影响。根据分析计算结果综合优化船体线型,预估船舶航速,并在水池对最终优化后的船型进行模型试验。结果表明:试验结果与数值预估结果吻合,验证了数值计算的准确性以及大型复杂工程船型线综合优化设计思路的正确性。     

船体绕流场及流噪声的CFD模拟方法

CFD数值模拟技术可以为船舶水下噪声水平和噪声传播提供高精度的预报,同时还可以洞察船体绕流场的变化。本文利用VOF方法与SSTκ-ω两方程湍流模型用于求解船舶非定常粘性流场,并结合FW-H方程进行噪声传播。基于Lighthill声类比理论,对不同球鼻首船型的噪声进行数值计算,对船体流噪声的空间指向性、近远场分布特性进行分析。计算结果表明,CFD技术可以用于模拟分析船舶的绕流场和流致发声问题,能够为低噪声船体线型设计提供参考。     

超大型液化石油气船线型优化设计与试验

为开发具有国际竞争力的超大型液化石油气船(VLGC)船型,并为我国船厂获得VLGC的订单提供技术支持,基于CFD数值分析对VLGC进行设计吃水状态的线型优化研究.优化的线型波形平缓,船体表面压力分布均匀,艉部桨盘面伴流分布均匀,模型试验结果与CFD计算结果吻合良好.模型试验结果表明,最终优化设计的线型阻力低,能效高,船舶航速指标先进.对开发的新船型进一步开展不同纵倾压载状态的比较试验研究,结果表明,合理地调整压载纵倾值能有效改善压载状态的阻力性能,降低能耗.