船在限制的水道中航行之阻力

43.受限制的水流对位于循环管路中的物体所生的阻力的影响研究船只在浅水中航行时浅水所产生的阻力影响,就能够揭示在浅水中操纵船只的特点,并能暴露在靠近海岸的区域中进行交船试车的特性。研究船只在运河中航行的阻力,为研究内河船只航行情况所必需,并且也是为航行运河选择“合乎实际需要”截面所必需的。在循环水槽,风筒,及船模试验池中,研究物体的水流时,必须计算在横断面积上受到限制的流体     

拖力理论之基础

物体在流体中运动,遭遇一种力量,此力与运动方向成一斜角。其与运动方向平行之分力曰拖力(亦称曳力),其垂直者曰举力。举力可能远大于拖力。当物体运动时拖力作功,而举力则否。举力并不一定在竖立的方向。假定物体在大量流体中以等速运动,物体所做之功必等于流体所增加之能。流体承受之能有多种,如迹流之能,重力波浪之能或压缩波浪之能。惟最后     

波浪阻力

23.船舶运动时的波浪的形式凡物体接近液体的表面或沿液体的自由面运动时,便要发生波浪阻力。如第一章所述,波浪阻力乃是沿着物体的浸水面作用的垂直压力合力的一部分。     

用船模和实船试验的方法测定船之阻力

31.船模试验池在流体运动的科学中,实验研究起着极重要的作用,因为全部流体的现象,特别在具有船体表面形状的物体流动时,不是只用数学的工具可能深刻全面研究。最伟大的俄国学者Д.И.孟德列夫在其著作“论流体阻力与航空”中写道:“…在试验观察中必须寻求阻力问题的关键,然后运用积累的分析能     

阻力的一般概念

1.物体在流体中运动时所受的作用力当船舶或其他物体在流体中运动时,其表面受到流体强大作用。在这种情况下,流体作用于物体表面的力叫做流体动力。物体与流体接触的表面通常叫做浸水表面。     

阻力试验之理论及其结果分析法

般在静水中航行,必须克服水之阻力,船才能往前推进。此项阻力是由于船舶经过时,四周之水由静变动,必须消耗能量。由于水分子由静而动之方式不同,而产生各种形态之阻力。水分子在船之横向加速,成形式阻力;水分子在水面垂直方向加速,抵抗地心吸力,成兴波阻力;水分子在某轴上旋转,将能量消耗于水之内部,成过流阻力;由于液体之黏滞性,水分子在船体表面之相切方向加速,即成摩擦阻力。各项形式的水分     

镍矿运输船沉没机理的数值模拟分析

近几年来,多条装运红土镍矿的船舶在南中国海倾覆沉没,引起业界的震惊。红土镍矿是一种非常特殊的矿物质,在运输过程中,如果船舶遭遇风浪,或船舶本身长时间的振动,都会导致该矿石的表面液化。液化后的混合液体具有较强粘性,可以形成自由液面。但由于现存的用于计算船舶自由液面的方法不适合于具有较大粘性的液体,因而无法解释运输该种货物船舶倾覆沉没的原因。所以,该文采用数学建模的方法,对运输红土镍矿的船舶进行了模拟计算。得出的结论是当流体的惯性力大于流体的粘性剪力时,粘性流体对船舶的作用力矩随时间的变化总趋势是逐渐增大。当流体产生的横向惯性力远大于流体的剪切阻力时,流体将会挣脱剪切阻力的束缚,迅速滑向船舶的一侧,使船舶的横稳性迅速消失,最终导致船舶很快倾覆沉没。     

基于CFD的钻井船月池流场及附加阻力研究

研究了基于CFD方法的钻井船月池流场及阻力性能。针对某阶梯型月池的钻井船,采用定常方法分析其阻力性能,并与模型试验结果进行比较,分析钻井船月池阻力数值计算方法的可靠性;采用非定常方法模拟月池内流体的非定常流动,分析月池附加阻力产生的原因。计算方法及所得出的结论可为具有月池的船舶阻力性能研究提供参考。     

航行状态下钻井船月池内流场特性

以某钻井船"凸"字型月池为研究对象,基于黏流理论,运用FINE MARINE软件对某钻井船的月池附加阻力及流场特性进行研究.研究发现,开敞式的月池使得钻井船航行阻力增加,最大占船舶总阻力的19.34％,月池附加剩余阻力是月池附加阻力增加的主导因素."凸"字型月池内流体的流场完整地呈现了月池内流体的漩涡运动以及对月池后壁砰击运动的全过程.在高航速下,"凸"字型月池内流体运动主要是以晃荡运动为主导的,晃荡与活塞混合的运动模式;月池内流体的周期性漩涡运动主要形成于月池中后缘,流体对月池后壁的砰击作用增大了月池受力,并随航速的增加而愈加剧烈;月池的受力谱峰频率分别为0.820Hz和1.046Hz,与月池波面变化的谱峰频率相同.通过探究月池流场运动形式和月池附加阻力机理,可对钻井船"凸"字型月池设计提供一定的借鉴和参考.     

拖航阻力的分类与计算

根据流体动力学的基本原理,分析了水和空气两种流体作用于被拖物所产生的四种阻力,并对影响阻力大小的各种因素进行了阐述。     

计及流体影响的船舶回转冰阻力数值模拟

[目的]极地船舶在极地航行时,复杂的冰阻力不仅会给船舶带来结构上的威胁,还对船舶的操纵性提出了新的挑战,尤其当船舶在层冰区中进行转向运动时,挑战更大。近年来的研究主要集中在船—冰碰撞的强相互作用上,而少有研究流体对冰阻力的影响。[方法]采用非线性有限元法,基于适当的冰材料模型和合理的耦合破坏模式,研究船舶回转运动过程中冰与船之间复杂、强烈的非线性相互作用。同时,采用流固耦合方法,研究流体对船—冰相互作用的影响。[结果]数值结果与经验公式的对比确定了模拟的有效性与可靠性,其中对比有、无流体作用时船舶受到的纵向、横向和垂向冰阻力情况显示,计及流体影响时,船舶的冰阻力在3个自由度上会有明显提升。[结论]船舶破冰回转运动中考虑流体对冰阻力的影响,能准确预测船舶回转时的冰阻力且能有效保证船舶的航行安全。     

粗糙表面流线型物体的粘性阻力与摩擦阻力的关系

文中近似地证明了关系式:C_v/C_f=C_(v rough)/C_(f rough)=const,即在大雷诺数情况下,表面粗糙的流线型物体的粘性阻力与其相当粗糙平板摩擦阻力之比是常数,而且恰好等于表面光滑同一几何形状的物体的粘性阻力与其相当平板摩擦阻力之比。若实船船体表面为全粗糙表面,则可以利用上述关系式根据船模阻力试验结果换算实船阻力,得出了粗糙流线型物体的粘性阻力不随雷诺数而变的结论。若流线型物体表面的摩擦阻力系数仅为相对粗糙度的函数,则形状阻力系数与雷诺数无关。文中简要地讨论了目前阻力换算的方法及实船表面粗糙度等问题。     

船舶月池的阻力与流场特性及其改进型式

[目的]月池是一种从甲板至船底的贯穿船体的开口结构。船舶航行时,月池内流体的复杂流动会给阻力性能带来严重影响。[方法]采用计算流体动力学(CFD)方法对带月池船舶的静水阻力及月池流场进行数值模拟,并对阶梯型与切角型这2种典型月池改进型式的阻力性能进行验证。[结果]结果显示,月池的设置使得船舶总阻力增幅达50.88%,产生的月池阻力与压差阻力的大幅增加值接近,阶梯型和切角型月池对月池增阻的最大降低幅度分别可达80%和40%。流动细节详细呈现了流场内的漩涡运动过程、月池引起阻力增加的规律以及改进型式月池对月池增阻的改善机理。[结论]月池引起的阻力变化与流场内的周期性漩涡运动密切相关,并随航速变化有所差异。阶梯型月池增加了流体运动的阻尼,切角型月池缓解了漩涡对后池壁的强烈作用,能够较好地降低月池引起的增阻。     

潜艇通气管装置浮阀设计与机舱真空度

通气管航态是常规动力潜艇重要航态之一。在通气管航态下，由于柴油机工作以及进气管道的阻力，机舱存在着真空度，过高的真空度将对柴油机的工作和艇员健康带来不利。据对实艇的真空度试验分析得出：在进行浮阀设计时不仅要使浮阀阀盘上密封环直径与通过动力系统流体阻力计算确定的进气管道直径相匹配，而且要合理设计浮阀的阀盘行程，使之有一个合适的环形进气面积，以降低浮阀阻力，最终实现降低舱室真空度的目的。     

水下运动物体产生内波的研究进展

水下运动物体产生内波是内波动力学研究的一项重要内容,具有重要的军事应用价值。依据水下运动物体对周围层化流体扰动方式的不同,将水下运动物体产生的内波分为两类：Lee波和尾流内波。文章首先在综合Lee波产生机制的基础上,对Lee波的理论、实验和数值研究工作进行了归纳,并给出了通过这三种手段对Lee波进行研究所取得的成果。同时,对尾流塌陷内波和尾流随机内波的研究状况和研究成果进行了介绍和总结。最后,提出在推进水下运动物体产生内波的研究过程中需要关注的几个问题和相应的研究思路。     

某科考船的阻力性能研究

文章通过模型试验及数值模拟方法对科考船的阻力性能进行研究,确定科考船的阻力情况；将船模阻力的试验值与模拟值进行对比,分析二者之间的差别,并探讨产生该差别的原因；将模型试验及数值模拟时的流场情况与阻力结果进行对比分析,通过相互验证的方式,验证船模阻力试验的准确性,并探讨计算时采用的数值模拟方法的可靠性,以期为之后船型开发提供相关的阻力性能参考,并为日后验证阻力试验的准确性提供相关依据。     

考虑水阻力和水压力差的边坡滑速改进方法

在阐述滑坡速度计算方法的基础上,分析了潘家铮和汪洋等人提出的算法的优缺点,并提出了在以上两种方法中增加阻力和水压力差的方法,使得计算更加合理。把流体阻力的概念运用到鹅公带古滑坡的实际工程中,基于以上2种方法的5种不同的优化方法,结合鹅公带古滑坡进行分析,计算出滑坡下滑时产生的加速度和速度。考虑了粘聚力、土条两侧水压力差以及水阻力对滑速的影响,并且得到三者对滑速影响是依次减小的。     

对某内河海巡艇快速性未达设计要求的线型分析

针对某内河海巡艇的试航速度未达设计要求,分析研究了该船的阻力与推进性能.研究结果认为,问题的关键在于该船的线型应船东要求将原设计的方尾改变为圆尾线型,致使其在航行时无法产生流体动升力而使船舶向过渡型航行状态演变,一直维持在排水量型状态航行;加之,试航水域的水深限制引起兴波阻力激增,导致速度无法提高.以上分析,可引起内河快艇设计时充分注意.     

线列阵稳定器深水域阻力性能研究

采用RANS方程,结合计算流体动力学软件FLUENT中的标准k-ε模型对线列阵稳定器的阻力性能进行数值模拟。计算在深水域拖动时不同种类的线列阵稳定器的阻力大小,并将数值模拟的结果与水池实验结果进行对比。结果表明,利用FLUNET软件对线列阵稳定器的阻力性能的预测结果精度较高,可以准确地计算出在深水域拖动时的流体的阻力大小,为线列阵稳定器阻力性能的研究提供了可靠的数值模拟的依据。     

系列60Cb=0.60船模的总阻力、波型阻力及尾流阻力测量的试验结果(英文)

SSSRI作为ITTC的成员单位参加了ITTC阻力委员会发起的合作试验计划之工作,在SSSRI的2号水池中对系列60Cb=0.60的4条几何相似木质船模作了试验。4条船模的长分别是1.8、3.0、3.84及6.10米。对总阻力及波型测量其富氏数的范围是0.22—0.36,每条船模测了15个点。完整的尾流测量由于耗时太多,只对3.84米船模进行了测试,其富氏数范围为0.22—0.34,共计7个点,另外,对3.0米船模在Fn=0.22、0.26、0.30以及对6.10米船模在Fn-0.22、0.26时补充作了尾流测量,总阻力与两个阻力分量之间的符合程序是合理的,不同尺度船模的波型阻力之间出现了明显的不同,并对可能产生此情况的原因作了讨论。