平头回转体压强分布的计算

本文讨论了用同轴涡环系来模拟平头回转体的无粘性、不可压缩轴对称绕流,建立了平头回转体表面速度分布所满足的第一类Fredholm积分方程,并给出了求解的数值方法和若干数值计算例子。最后将所得结果和有关的试验数据或其它理论结果作了比较和讨论。     

数值水池船模自航试验方法研究

同时考虑自由液面、真实螺旋桨的旋转运动,在数值水池实现了船/桨整体流场的数值计算。在既定航速下,推力与船体阻力为螺旋桨转速的函数,通过变化转速得到自航点。文中数值计算得到的自航点与物理水池试验自航点吻合良好。根据数值自航试验结果,不仅可通过积分的方法计算伴流分数与推力减额分数,还可详细分析螺旋桨进流与桨叶的速度、压力分...     

聚合物外流降阻研究

对于长为3.0米的平板和5.463米的回转体,在Reynolds数为3.0×10~6～5.4×10~7范围内进行了缝喷降阻聚合物溶液的阻力试验和壁面浓度的测量,所获得的最大摩阻降低率分别为45％和39％。 对于长为4.0米的回转体配五叶螺旋桨在喷液下进行了自航试验和船后螺旋桨的噪声测量。测试结果表明,推力减额t略有增加,伴流系数w减少,船后螺旋桨的噪声在频率为5～40kc频谱范围内约有1分贝的降低。本文导出了缝喷回转体的剪切微分关系式,并对长为5.463米的回转体进行了缝喷降阻计算,计算表明理论结果与试验结果比较吻合。     

回转体后螺旋桨性能和推进因子的数值预报方法

本文采用带有κ-ε湍流模式的流线迭代法计算敞水螺旋桨和回转体后螺旋桨的性能，计算中采用涡轮机械中分析螺旋桨叶剖面出口流动方向和大小的方法，从速度和能量的角度来考虑螺旋桨对流体的作用，因此流体通过螺旋桨后能量的改变是预测螺旋桨性能的关犍。它要求计算螺旋桨叶剖面的出流角，出流角由可测量的理想出流角和实际流体引起的偏差角组合而成。一待出流角确定后即可得到流体经过螺旋桨后能量的改变，利用流线迭代法可算出螺旋桨与回转体组合体周围的流场，随之可确定螺旋桨的各性能参数。本方法对B470—12和B3—50系列螺旋柴的敞水性能进行了计算，还对一个数学回转体的自航试验进行了数值模拟，其结果同试验吻合良好。与巳有的回转体后螺旋桨性能的预测方法比较，本方法的优点在于不需在回转体尾部流场和螺旋桨性能之间进行迭代计算，从而大大地减少了计算量。     

双体船粘性阻力数值计算方法

将兰德韦伯回转体速度分布所满足的第1类弗雷德和姆积分方程由来流速度为1推广到一任意值，并由此提出了速度因子的概念；在数值计算过程中，结合实际情况，考虑到多次迭代会带来舍入误差的积累，采用最小偏差法结束迭代；程序用C^ 语言编制，在VISUAL C Ver5.0环境下调试成功。     

设计回转体后导管螺旋桨的一个新方法

本文将早期提出的理想流体中敞水条件下“设计”理想螺旋桨的流函数方法推广到实际流体中深潜回转体后适伴流最佳导管螺旋桨的设计。基于Schmiechen的船体/螺旋桨相互作用的理论导出了最佳推进条件。随之将螺旋桨设想为泵,在初步设计过程中求得桨的主要参数。为确定转子和定子的进口和出口处的速度和静压分布,概述了必要的流场计算方法。基于求得的速度和压力分布,通过积分可求得总推力和转子推力,并在尔后的设计阶段设计转子和定子的叶片。文中给出了数值例子以及广泛变化参数的结果。     

双体船粘性阻力数值计算方法

将兰德韦伯回转体速度分布所满足的第1类弗雷德和姆积分方程由来流速度为1推广到一任意值,并由此提出了速度因子的概念;在数值计算过程中,结合实际情况,考虑到多次迭代会带来舍入误差的积累,采用最小偏差法结束迭代;程序用C++语言编制,在VISUAL C++ Ver5.0环境下调试成功.     

基于数值计算的某油轮快速性虚拟试验研究

为评估船舶快速性,采用两相流自由面VOF技术计算船舶阻力,用带有升力面修正的升力线法计算螺旋桨敞水性能,用非均匀来流的升力线法计算伴流分数和相对旋转效率,用鼓动盘理论计算推力减额。数值计算的结果与模型试验的结果相近。通过数值计算方法将虚拟试验替代模型试验,在保证精度前提下采用较简捷的方法,希望推动虚拟试验的方法朝快捷、高效的方向发展。     

基于面元法的吊舱推进器定常性能研究

基于势流理论面元法建立了吊舱推进器定常性能的计算方法.分别建立螺旋桨和吊舱的积分方程,通过在表面上布置双曲面元将方程离散为以面元上偶极强度为未知量的矩阵.螺旋桨和吊舱之间的相互影响通过迭代计算来处理.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.为避免数值求导中的奇异性,用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.支架作为升力体处理,并通过迭代计算更新支架的尾涡形状.计算了拖式吊舱推进器的定常水动力性能,与实验结果的比较表明,计算误差在5%以内.分析了舱体对螺旋桨的影响,舱体的伴流会引起螺旋桨的载荷增大.     

回转体绕流场数值计算分析

采用有限体积方法求解三维低速N—S方程，研究了三维回转对称体的绕流。用中心差分和迎风差分的混合差分格式构造代数方程组，采用了隐式和显式相结合的方法使主对角元素占优，以提高迭代求解过程的稳定性。利用压力校正算法，采用面松弛迭代来实现方程的求解。湍流的计算采用了标准的双方程模型。给出了回转体的计算结果，与其它方法的计算结果的对比表明它们之间具有合理的一致性。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

Finite-volume simulation of flows about a ship in maneuvering motion

A finite-volume method of computing the viscous flow field about a ship in maneuvering motion was developed. The time-dependent Navier-Stokes equation discretized in the generalized boundary-fitted curvilinear coordinate system is solved numerically. A third-order upwind differencing scheme, a marker and cell (MAC)-type explicit time marching solution algorithm and a simplified subgrid scale (SGS) turbulence model are adopted. The simulation method is formulated, including the movement of a computational grid fitted to the body boundary that allows computation of the flow field around a body under unsteady motion. To estimate the maneuvering ability of a ship, the accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments of the hull is important. Therefore, experimental methods of finding the hydrodynamic forces of a ship in maneuvering motion, such as the oblique towing test, the circular motion test (CMT) and planar motion mechanism (PMM) test, were established. Numerical simulation methods for those captive model experiments were developed introducing computational fluid dynamics (CFD). First, numerical methods for steady oblique tow and steady turn simulation were developed and then extended to unsteady forced motion. Simulations were conducted about several realistic hulls, and the results were verified by comparisons with measured results obtained in model experiments. Hydrodynamic forces and the moment, the longitudinal distribution of the hydrodynamic lateral force, and the pressure distribution on the hull surface showed good agreement.     

波浪中多船多墩柱受力和运动的快速计算方法

文章对多船多墩柱相互作用问题提出了一个快速计算方法.该方法是将船体剖面用具有相等面积的等效矩形代替,并将流场划分为船底与水底之间的内场和船侧面之外的外场.对内场,采用简单的解析解;对外场,由于剖面是矩形的,所以可采用在船体水面周线上分布源汇的简单的源汇分布法.对内外场进行耦合匹配进行求解.直立柱体则相当于船底和水底之间间隙为零的情况,所以上面也可包括直立柱体的情况,这样该方法对多船多墩柱的问题可以给出简便快速的算法.通过与试验结果和数值结果的比较,验证了文中计算的有效性.     

A B-spline method used to calculate added resistance in waves

Making an exact computation of added resistance in sea waves is of high interest due to the economic effects relating to ship design and operation. In this paper, a B-spline based method is developed for computation of added resistance. Based on the potential flow assumption, the velocity potential is computed using Green's formula. The Kochin function is applied to compute added resistance using Maruo's far-field method, the body surface is described by a B-spline curve and potentials and normal derivation of potentials are also described by B-spline basis functions and B-spline derivations. A collocation approach is applied for numerical computation, and integral equations are then evaluated by applying Gauss–Legendre quadrature. Computations are performed for a spheroid and different hull forms; results are validated by a comparison with experimental results. All results obtained with the present method show good agreement with experimental results.     

多桨船舶自航因子数值预报

以某四桨水面船舶为研究对象,基于RANS方法和滑移网格技术,建立船、附体和螺旋桨整体计算模型,并运用小范围改变螺旋桨转速的方法和前后桨分别计算的方法预报该船的自航因子。结果表明：四桨船舶内、外桨的自航因子并不相等,内后桨的实效伴流分数和推力减额分数均比外前桨的大;提出的方法计算结果可靠,能够体现四桨船舶自航因子的差异性,并且符合推力减额与伴流关系的一般规律,可为多桨船舶的自航试验提供依据。     

船舶砰击强度计算方法研究

船舶在航行时发生砰击是一种高度非线性的物理现象。本文基于势流理论Rankine源法,研究用时域非线性方法计算船舶运动响应,获得船波垂向相对运动速度;并选取合适的砰击压力系数,计算船舶砰击载荷。最后用该方法评估了一艘集装箱船艏部砰击强度,验证了该方法的合理性。     

计及热辐射及翼翅效应的VLGC温度场计算

运用热力学理论,对设有A型独立液货舱的大型全冷式液化气船（VLGC）的液货、船体结构及海水和空气之间的热传递过程作了研究并对船体结构温度分布作了计算。计算中,除考虑传统的对流和传导之外,还考虑了热辐射以及船体结构加筋板架翼翅效应（fin effect）的影响,提高了计算精度。建立了热传递能量平衡方程,并通过迭代法进行求解,最终得出了船体结构温度场分布。     

AUV hull shape design based on desired pressure distribution

The role of autonomous underwater vehicles (AUVs) is more important in the quest to reach the deep seas today than ever before. The hull shape of the AUV can differ depending on the special mission considered for the vehicle. Therefore, different types of algorithms for the body shape design of these kinds of vehicles are being developed every day. In the current work, a new procedure has been proposed for designing the body shape of an AUV. Using this method which is based on a desired pressure distribution, it is possible to obtain the desired hull shape design. Artificial neural network algorithm has been used for this purpose. Preliminary data for training and testing of the network have been obtained from CFD simulation of the flow around the body of Hydrolab500 AUV. In this regard, pressure distribution has been evaluated around each body by changing the nose and tail profile of AUV. The results obtained from this research indicate that a body correlated to the desired pressure can be designed properly.     

Numerical simulation of the flow about self-propelling tanker models

A time-marching CFD simulation is performed for self-propelling ships. The flow about the hull is simulated by the finite-volume method, and the propeller action is approximated as a propeller disk for which the solution is given by a simplified propeller model. The interaction of two flow models is treated in a time-marching procedure converging towards the steady self-propelling condition. This method is applied to five tanker models, and detailed comparisons are made between the simulated results and corresponding experimental results. It is shown that the flow field in the self-propelling condition is qualitatively well reproduced in the simulation, and the estimated thrust deduction factors for the five hull forms agree well with measured ones. However, the effective wake factors are underestimated, since the Reynolds number in the simulations differs from that in the experiment.     

潜艇类组合体之位势流计算法

对绕任意形状三维物体位势流的计算,近二十年来,人们已经发展了一些成功的方法,其多数属于面元法。由于我们感兴趣的物体,其外形的极端复杂性,所以用现有这些方法来解决其绕流问题,要求有相当大内存的计算机,且计算时间过长。本文针对潜艇一类具有近似旋成体的外形特点,当选定旋成体作为参考物体后,则整个计算过程可分解为: (1)求解参考体的位势绕流问题。由于其轴对称性,所以可应用线元法求解。 (2)考虑真实物体与参考物体的差别,可应用FFT算法求解。 (3)计算指挥台与真实物体的相互影响时,用参考物体代替真实物体,同样可应用FFT算法求解。 (4)计算尾舵的绕流问题时,类似于指挥台一样处理。 这样,计算机的存储量和计算时间都将大大降低。 六十年代以来,随着高速数字电子计算机的飞跃进步,对于绕任意形状三维物体的位流计算,已发展了不少成熟的方法。但用它们来计算飞机、潜艇这类组合体的绕流问题,都要求有相当大内存的计算机,且计算工作量也过大。本文针对潜艇一类近似旋成体的组合体问题,根据其外形特点,利用“部件干扰”的思想,在不降低精度的情况下,通过采用Fourier分析方法,给出了一种工作量较少,同时降低了对计算机容量要求的简单实用的计算方法。