穿浪单体船型水动力性能的CFD数值模拟研究

为了研发低阻、高耐波性新船型,以某圆舭船型为参考船型,设计了穿浪内倾深V型主船体,并设计了半潜艏和水滴形球鼻艏两种形式的艏部附体。基于CFD数值模拟分析不同主船体和艏部附体对于船舶横摇稳定性、静水阻力和耐波性的影响。通过水池模型试验进一步研究不同船型的耐波性,并验证了CFD数值方法的准确性。研究表明,深V船型的横摇和纵摇稳定性优于圆舭船型,且在高航速时深V船型的静水阻力性能也优于圆舭船型。在高航速下,水滴形球艏有利于减小深V船型的兴波阻力和波浪增阻,而半潜艏对于提高船舶纵向稳定性具有更加显著的效果。     

高速深V型船新型艏部减阻附体方案设计及模型试验研究

为探索研究高速深V型船新型减阻技术,针对高速深V船型艏部兴波的产生原因及兴波阻力的产生机理,提出了一种压抑船艏兴波以减小兴波阻力的减阻思路,获得了一种新型的船艏抑波减阻附体方法。以某具体的高速深V型船为对象,通过CFD数值模拟进行了目标航速下的抑波减阻附体的设计,在此基础上,利用高速船模拖曳水池进一步开展了深V型船艏部减阻附体方案效果的验证试验。结果表明,所设计的抑波减阻附体在水线长4.24m的船模上实现了目标航速(弗劳德数0.447)下总阻力减小6.67%、剩余阻力减小15.7%的效果,在实船尺度下该抑波减阻技术的减阻效果进一步增大。     

千吨级高耐波性单体复合船型模型试验研究

文章对哈尔滨工程大学研发的千吨级单体复合船型进行快速性和耐波性试验研究,通过对千吨级圆舭母型船、加装组合附体及改进深V型加装组合附体等复合船型进行模型试验,分析比较不同方案的阻力性能和耐波性能。试验结果表明所研发的深V单体复合船型,能在兼顾阻力性能的前提下,使纵向运动得到显著改善,大幅提升了千吨级单体船的耐波性能。     

4千吨级单体深V复合船型模型试验研究

对新研发的4千吨级深V单体复合船型模型在拖曳水池进行了静水阻力及耐波性试验.并将单体复合船型的试验结果与常规单体深V船型试验结果进行比较,分析减纵摇组合附体对复合船型静水阻力、航行浮态和耐波性的影响.试验结果表明由减纵摇组合附体构成的4千吨级单体深V复合船型的静水阻力与单体深V船型相比变化不大,而其纵向运动得到了有效的抑制,大幅改善了单体深V船型的耐波性能.研究结果表明,由新型减纵摇组合附体组成的单体复合船型向大吨级舰船推广应用是可行的.     

千吨级单体深V复合船型构型研究

深V船型较圆舭船型具有优良的耐波性能。在深V船型船首底部加装减纵摇组合附体生成深V单体复合船型可以使其耐波性得到大幅提高,且具有在波浪中高速稳定航行的能力。本文以某千吨级圆舭船型为母型,保持排水量基本不变,生成深V型主船体,再应用减纵摇组合附体技术和尾板技术生成千吨级单体深V复合船型。通过主船体线型设计及组合附体构型和水动力布局的优化组合使单体深V复合船型静水阻力性能与原船型相当,同时耐波性得到大幅提升。经数值模拟和模型试验验证表明,本文提出的复合船型静水阻力与原船型相当,耐波性得到大幅提升,达到预期目标。     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.     

基于CFD的带附体KCS船在波浪中的阻力及纵摇优化

[目的]为了降低船体在波浪中的阻力并改善其耐波性,将给船体添加合适的附体,如减摇鳍和压浪板.[方法]首先,对仅在船艏添加减摇鳍和在船艉添加压浪板,以及在船艏、船艉均添加附体的3艘船采用黏流求解器naoe-FOAM-SJTU进行数值计算,并将这3艘船各自的阻力及纵摇与未添加附体的KCS船体进行对比;然后,通过改变减摇鳍宽...     

片体形式对WPCat快速性和耐波性的影响

高速穿浪双体船(WPCat)是一种集合了风浪快速性、耐波性、稳性和运输效率等多方面优势的新船型,适合在高海况的海域航行,具有良好的航向性能和经济性能。其片体线型是影响其阻力性能和耐波性能的一个重要因素。为了探索最优的片体形式,设计了不对称型、深V型、圆舭型、深V球艏型和圆舭球艏型五种不同形式的片体,在等排水量、同主尺度及船型系数相近的前提下,应用Hullspeed和Seakeeper程序对WPCat选用不同片体方案时的静水阻力和耐波性进行了计算。计算结果从静水阻力、波浪增阻及横摇、纵摇和垂荡3种运动响应等角度进行综合分析比较,结果显示选用深V型片体综合优势明显。这一结论为WPCat船型的片体设计与选择提供参考。     

高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计

[目的]为满足某特殊用途舰船的功能需求,需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响,对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。[方法]采用逐步趋近分析方法,对该船型及附体进行多方案对比分析,利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型,并通过模型试验进行验证。[结果]结果表明,最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。[结论]在相同计算条件下,数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别,所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。     

高耐波性排水型单体复合船型试验研究

以某一常规单体圆舭船型为母型,研究开发了一高耐波性单体复合型。选取三个单体复合船型方案模型进行了静水阻力、规则波及不规则波试验。分析了构成复合船型的组合附体的线型、尺度与安装位置对阻力和耐波性的影响,优选出一耐波性优良的复合船型。试验结果表明,所开发的单体复合船型可显著抑制舰船的纵向运动,具有合理的线型、尺度和布局的组合附体所形成的单体复合船型,对原船的静水阻力影响不大。该船型的开发对大幅提升常规单体排水型舰船的耐波性具有较大实用价值。     

基于波浪增阻的长球艏球艉双体风电维护船研究

根据中国海上风电场维护船的使用要求和航行的环境特点,选取快速性和耐波性良好的长球艏球艉双体船作为风电维护船船型。利用基于CFD的数值仿真方法模拟长球艏球艉双体风电维护船在波浪中的纵摇和升沉运动,计算其波浪增阻。研究球艏球艉长度和片体干扰对长球艏球艉双体船在波浪中阻力性能的影响,为球艏球艉双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

节能渔船的船型研究

本文介绍几种渔船尾型(即常规型、球尾型及与低转速大直径螺旋桨相匹配的隧道船型)及其模型对比试验的研究结果。根据阻力、推进、耐波性的试验表明,球尾船型和球首球尾船型对减少阻力、提高推进效率、改善耐波性等都是 十分有益的。文中还简要地说明了球尾船型的设计特点及方法。     

斧艏线型在高速艇中的应用

高速艇线型优化是方案设计的重点，采用CFD方法，对适用于排水型高速艇的斧式直首线型进行分析研究。通过对某常规高速船线型进行艏部改型，改型中主要控制船体中部以及尾部保持一致，仅将艏部改为斧艏线型，比较静水力性能以及水动力性能，包括快速性和耐波性等，分析两种线型的优劣。采用RANS方法以及势流的方法进行计。根据文章采取的不同减阻方案，优化后的线型具有较为明显的减阻效果，并且斧艏线型具有更优秀的耐波性。     

4000t级单体深V复合船型阻力及耐波性能

单体复合船型是基于减纵向运动组合附体技术研发的高耐波性船型。基于性能优良的圆舭船型进行深V船型线型设计,再应用减纵摇组合附体技术,生成深V单体复合船型,使其耐波性得到大幅提高的同时对静水阻力影响较小。本文基于某四千吨级圆舭船型,经过深V改造生成深V主船体,并设计匹配的首部组合附体和尾板,生成四千吨级单体深V复合船型。通过合理的主船体和附体构型设计和水动力布局,有效降低深V船型兴波阻力。经模型试验验证表明该单体深V复合船型对静水阻力影响不大,耐波性得到大幅提升。     

美“司莱斯”号研究船为小水线面四体船

美国海军于20世纪90年代建成的“司莱斯”号多功能研究船是一艘小水线面四体船。该船采用四支柱、四下体式的小水线面船型，各下体都采用球鼻艏和尖锥艉型；前双下体间距小于后双下体间距，这有利于高速航行和保持高耐波性；前后四下体的线型和重量分配均采用优化设计，以减少阻力、提高推进效率和航速、改善运动姿态。     

小型渔政船线型及附体设计优化

选取某近海小型渔政船典型船型,研究艏艉线型和附体对船舶阻力性能的影响。通过对线型、船型系数以及舭龙骨、压浪板、呆木等常规附体对小型渔政船航行性能的影响进行数值模拟分析,优化船舶线型,针对小型渔政船的功能需求选取合适的附体组合形式,并通过实船运行验证优化后的渔政船航行性能有所改善,达到预期目标,可为同型船舶设计提供参考依据。     

高耐波性单体船新构型及阻力性能分析

以某千吨级圆舭船型为母型生成两种深V型主船体,在此基础上应用减纵摇组合附体技术生成高耐波性单体深V复合船型。对这两种概念构型分别设计不同形式、不同尺寸的附体形成多个船型,从中优选阻力性能最优的方案。采用RANS方法对复合船型的绕流场进行计算,得到各方案的静水阻力,模型试验结果表明半潜体的形式和尺度对复合船型的静水阻力有较大的影响,采用上下表面非对称形式半潜体比上下表面对称的回转体形式半潜体具有更优的阻力性能。     

高速轻型穿浪双体船船型及性能试验研究

开展了140 t级高速穿浪双体船船型研究及阻力、耐波性系列模型试验,比较分析了三种典型穿浪船船型阻力、纵向运动性能的差别,确定了综合性能最佳的型线方案.对优选的型线方案,进一步开展了航态优化试验、变间距比、变长宽比、变重心纵向位置的阻力对比试验,不同间距比的静水横摇及不规则波横摇试验.指出了高速轻型穿浪双体船阻力和耐波性能的影响因素及其变化规律.     

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。     

海上风电场维护船船型总阻力和纵摇升沉运动研究

根据海上风电场维护船的使用和性能要求,分析小型单体船、双体船、多体船对于海上风电场的实用性,最终确定采用双体船型为风电维护船船型。结合小水线面双体船和穿浪双体船的船型优点,对风电维护船片体进行改进,得到常规型和改进型双体风电维护船型方案。采用CFD仿真技术,利用常规双体船型探索双体船阻力CFD仿真方法,对改进船型进行阻力仿真计算。采用船舶设计软件NAPA的耐波性模块计算分析两种船型的纵摇和升沉性能,得到了维护船不同速度和浪向角时两船型的纵摇和升沉响应曲线。