阿芙拉型油船线型设计与优化

以一艘阿芙拉型油船为研究对象,对其快速性能优化方法和详细过程进行介绍。采用将CAD(Computer Aided Design)软件CAESES与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Shipflow相结合的方法对船舶线型进行多工况条件下的深入优化,分析对比有无球艏的艏部设计方案;同时,采用桨前节能导管提高螺旋桨的推进效率。快速性试验结果表明,对船舶进行线型优化和加装节能导管,能取得良好的快速性优化效果。经实船试航验证,优化后船舶的航速能超过试验预报的航速。     

基于SHIPFLOW软件的某集装箱船的阻力计算分析

利用SHIPFLOW软件来计算船舶阻力是目前比较常见的方法。本文对某集装箱船在满足总体设计的基础上,基于船东营运需求,采取多工况、多航速优化技术,同时在优化中重点关注浅吃水和中、低航速工况,设定营运工况优化权重进行优化。最后,利用三因次换算法对优化后的船型进行阻力预报,并与船模实验进行了对比,结果表明,预报误差在-4%～3%之间,满足工程使用要求,验证了该方法的可行性。     

3100箱船总体线型优化开发

针对3100TEU集装箱船总体技术要求,设计初步的船舶线型方案。在初始线型的基础上,为优化船舶各吃水下的阻力性能,对船舶直艏进行参数化建模和优化;利用半参数化方法基于船东营运需求,进行多轮优化;采用NAPA软件对总体性能进行全面的校核。对最终优化的线型进行船模试验验证。结果表明,航速达到优化目标要求。     

7100 TEU 超大型集装箱船开发

介绍了沪东中华造船集团公司开发的7 100 TEU超大型集装箱船线型优化试验研究结果,研究内容包括主尺度论证选定,线型优化设计,试验结果分析,设计桨航速预报,以及附加节能装置舵球的设计试验等.     

高速水面舰船多工况螺旋桨叶剖面优化设计

针对水面舰船的高、低航速多工况服役需求,通过增强桨叶剖面在低空泡数条件下的负荷和控制桨叶剖面在高空泡数条件下的流动分离,提出了一种螺旋桨叶剖面参数化构型。在此基础上建立了多工况叶剖面优化设计方法,使舰船螺旋桨在高、低航速下均能有效、经济航行。以DTMB 5415舰船螺旋桨为例,优化设计了一个叶剖面,并应用到桨叶设计。通过与常规NACA剖面桨在多工况下的对比模型试验获得验证,试验结果表明:对应20 kn航速时,两种剖面螺旋桨的水动力效率相差1.5%;在对应40 kn航速工况下优化剖面桨水动力效率比NACA剖面桨高6.4%,并避免了推力突降风险。     

川江及三峡库区变吃水干散货船的优化论证

川江及三峡库区航道水深季节性变化大,为了充分利用水深条件,船舶多采用变吃水设计,船舶航行时载况的变化会引起主机、螺旋桨的工况发生变化,因而船舶营运经济性的计算有别于常规船舶,对船舶营运经济计算中载货量、航速及经济参数进行分析,实例计算结果令人满意。     

船舶振动响应计算中螺旋桨脉动压力的模拟方法研究

严重的船舶振动不仅影响船舶的居住舒适性,也是导致船体结构发生疲劳破坏及降低船舶设备仪表使用精度和寿命的元凶,因此在船舶设计阶段必须充分考虑船舶振动问题.文章基于某支线集装箱船,重点研究了船舶有限元振动响应计算中螺旋桨脉动压力的模拟方法;基于螺旋桨空泡试验测得的脉动压力和螺旋桨脉动压力的分布规律,提出3种不同的脉动压力模拟方法;通过对比研究不同模拟方法计算结果的差异,最终确定一种快速、高效且准确的螺旋桨脉动压力有限元模拟方法;应用该螺旋桨脉动压力模拟方法对某支线集装箱船进行全船振动响应分析,以实现船舶振动预报控制.经实船试航振动测试验证,该船振动性能良好.     

基于字典排序方法的螺旋桨优化设计

为实现螺旋桨效率在一定的设计进速系数范围内的最佳化,本文以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力和空泡性能为约束条件建立优化数学模型,基于字典排序方法对优化模型进行求解。得到了优化后的螺旋桨螺距比径向分布,并将优化结果与以设计航速点的螺旋桨效率为目标进行优化后的结果进行对比。结果表明,由于船舶航行时航速的变化,以设计航速点的效率为目标进行螺旋桨优化往往达不到预期的节能效果,需要综合考虑设计航速周围内多个工况点对应的效率。     

单桨运输船采用吊舱式推进器性能试验研究

以已投入营运的两型单桨运输船采用常规推进与吊舱式推进方式的船模对比试验结果和相关研究资料为基础,分析研究了采用吊舱式推进器前后性能变化规律及结果成因。结果表明:单桨船舶采用吊舱式推进形式,可以做到其快速性与采用常规螺旋桨推进相当;但航向稳定性略差,可增加吊舱式推进器的挂臂等侧投影面积以提高船舶航向稳定性。被研究船在设计航速附近常用小舵角下操纵性和大舵角下回转,吊舱式推进形式与常规推进没有明显差异。在低航速或零航速下,使用吊舱式推进器船舶的操纵性有明显的优势。     

扭曲舵空泡观测实船试验研究

为验证扭曲舵的抗空化效果,在前期完成扭曲舵设计及实船换装工作的基础上,首次在国内开展了扭曲舵和普通舵的空化实船观测对比试验,对两种舵在设计航速和最大航速下固定舵角工况和直航自动舵工况的空泡进行了比较.结果表明:在相同航速工况下,扭曲舵的舵面空化起始舵角可提高10°左右,可以消除舰船常用航行状态下舵面的空化问题;在高航速大舵角工况时,扭曲舵的空化面积远小于常规舵;在扭曲舵优化的基础上,防腐蚀电极新型安装结构和舵下端导流罩可以有效解决防腐蚀电极和舵下端面的空化问题.通过扭曲舵空泡观测实船试验,证明了扭曲舵具有良好的抗空化性能,为抑制水面舰船舵空化剥蚀、降低船尾振动噪声提供了有效途径,具有优良的应用前景.     

基于CFD实尺2339标准箱集装箱船的阻力分析和实船验证

基于计算流体力学(CFD)方法对2339标准箱支线型集装箱船进行实尺数值模拟阻力预报。首先建立NUMECA/HEXPRESS全六面体非结构网格,采用湍流K-Omega(SST)-Menter模型进行数值模拟,计算其在压载工况下不同傅汝德数时的阻力;然后将CFD数值计算阻力结果同实船试航阻力进行比较与分析。结果表明:CFD数值模拟同实船以及实验结果趋势一致,误差较小。论文所述CFD分析方法对船舶的线型设计、优化和航速预报,具有一定的指导与参考意义。     

汉堡水池专家谈大型集装箱船节能措施

汉堡船模试验水池（HSVA）项目经理希尔马尔·克卢格（Hjlmar Klug）和汉堡船模试验水池主任（退休）弗里德里克梅威斯（Frledrich Mewis）一道探讨了目前水动力学的发展趋势和汉堡水池船模试验所取得的典型的试验结果，同时，对于大型集装箱船的船体线型优化，重点从舵的设计、旋涡发生鳍（VGF）和船舶营运等方面介绍了节能措施的有关建议。     

基于CFD的超大型液化气船型线优化

考虑到船舶实际营运过程中的营运剖面在船舶型线设计中的重要性,针对超大型液化气船,引入一种直立楔形艏部,分析其水动力特性并与传统球鼻艏进行对比,制定适用于工程设计的完整流程。采用势流软件结合自动优化平台进行自动优化,采用粘性流软件对优化后的线型进行计算对比,并在最后经过船模试验的验证。     

公务船线型及附体综合优化研究

我国海洋形势日益严峻,研发公务船有利于增强远海执法能力.选取某型公务船,基于先进的CFD技术,对其原型方案进行数值模拟并与模型试验结果进行对比分析,基于原型,通过对横剖面面积纵向分布,舵、呆木、支架、尾鳍、尾封板和球艏进行优化,获得不同组合的优化线型.CFD数值模拟结果显示:在设计吃水,设计航速工况下,原型方案的CFD数值模拟结果与试验值吻合良好;优化线型的阻力性能较原型降低显著,最大达到25.4%.     

桨舵组合式节能推进器设计及水动力性能验证

为减小螺旋桨尾流能量耗散,提高桨舵系统的推进效率,开展桨舵组合式推进器设计研究。首先,基于适伴流设计思想结合面元法编制最大阻力减额的扭曲舵设计程序,获得桨后舵不同展向位置的扭曲角度,并通过与一前端削平的舵球及桨毂光顺连接形成桨舵组合式推进器的设计方案。然后,采用数值仿真分析获得均匀流场中桨舵组合式推进器的水动力性能、压力分布与流场特性等细节,初步验证设计方案的合理性。最后,开展船后桨舵组合式推进器的水动力性能试验,获得不同航速下螺旋桨和舵的水动力性能。试验结果表明,桨舵组合式推进器较原型桨舵推进器的效率在全航速段均有一定程度的提升,在设计工况点提升值达2.7%,证明设计方法正确,设计方案合理可行。     

3 500 TEU集装箱船的设计特点

3500 TEU集装箱船是上海船舶研究设计院为德国船东设计的全集装箱船,具有航速快、功能多等特点。本文从船体线型设计、总体布置、结构优化设计、货舱通风等方面介绍了该船的设计特点。各项设计受到船东的好评。     

考虑营运成本和排放的船舶航速多目标优化模型

针对船舶航速优化中的营运成本和CO_2及污染物排放2个互相矛盾的关键因素,提出一种基于理想点多目标优化的船舶最优航速求解方案。分别通过极小化营运成本和排放得到船舶的最小营运成本和最小排放解决方案,运用线性加权法求得营运成本和排放的Pareto最优解集。应用范数概念,通过Minkowski距离从Pareto前沿寻求权衡最优解,并根据权衡最优解对应的营运成本和排放求解对应的最佳航速。利用实船观测数据进行对比,表明该模型可进一步控制船舶营运成本和CO_2及污染物排放,验证了该方法的可行性及合理性。该航速优化方法的最大优点是能对不同船舶或不同航线的航速实现自动计算,无需人为干涉或借鉴专家知识。     

舵球节能

除了主机、螺旋桨和船体线型以外,舵作为每一艘商船必不可少的重要设备是否也有节能潜力可挖?八十年代初,日本川崎重工的科研人员对这一问题进行了深入的探讨,在船模试验观察螺旋桨后水流流场时发现,螺旋桨后中心部位水流相当紊乱,出现了一些漩涡,为了减少部份能量损失,最简单的方法是加长螺旋桨毂帽,使桨毂长度超过螺旋桨直径的一半,便可达到十分理想的整流效果。但这一措施实际上行不通,因为这样一来,舵远离螺旋桨尾流,舵效大打折扣,对船舶操纵性带来不利影响,直接影响航行安全。经过多次试验,川崎重工发现只要在舵上正对螺旋桨毂处加装一流线型回转体,简称之为RBS舵球,其     

24000t运木散货船球首及尾部节能装置试验研究

改善船舶快速性，提高节能效果，从而提高船舶营运经济性日益受到国内外船东的关注。七○八所设计的出口船２４０００ｔ运木散货船由于船东对主尺度的限制比较苛刻，引起航速紧张，经我所船模试验研究改进后，达到并略超过了船东要求的先进技术指标，较８０年代日本建造的同类型船的每吨海里油耗降低４５％～５７％，并比１９９５年日本新建的同型船的油耗低２％～２３％。介绍该船线型优化、球首设计及前置节能导管舵球节能装置的试验结果。     

16000 DWT成品油船快速性能改进研究

文章对现有16000 DWT油船进行了研究分析,提出增设球艏,对船舶艉型进行改进,寻求桨舵合理配合等多个可行性方案,并进行分析比较及模型试验研究.研究结果表明:尾部线型局部优化改型,节能效果最为明显,所需功率降低23%左右.在相同主机功率下,改型艉方案较原型方案航速可提高0.8 kn.舵型改型也有较好的效果,新设计的高效鱼艉组合舵与原舵相比,船舶所需功率降低约4%,在相同主机功率下,航速可提高0.17 kn,桨舵配合优化取得了较好的结果.本船由于航速较低,兴波阻力在总阻力中所占比例较小,加装球艏意义不大.本船采用"改型艉 改型舵"方案,在相同航速下,主机功率可以节省约27%;在相同主机功率下,航速可提高0.98 kn.