基于参数化CAD模型的船型阻力/耐波性一体化设计

在舰船概念设计阶段,往往需要快速生成阻力和耐波性能兼优的船型。采用基于母型船的船型融合生成方法,实现了参数化船型自动生成。在此基础上,采用iSight优化平台,将参数化船型生成技术与阻力、耐波性计算模型集成,运用多学科设计优化技术实现了船型阻力/耐波性性能一体化设计。优化方法采用多目标遗传算法以获取Pareto前沿。以一艘46 000 DWT油船的型线优化为算例对这个过程进行了具体说明,试验结果表明总阻力降低了3%,验证了这种方法的可行性。     

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。     

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。     

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.     

考虑粘性和航态影响的单体复合船型运动预报

理论与试验研究表明,单体复合船型可以大幅提升舰船耐波性但对其静水阻力影响不大.如何准确预报该船型的运动性能一直是人们关心的问题.文中采用STF法预报深V船型与深V单体复合船型的纵向运动,研究表明,由于传统切片法基于势流理论,无法反映出复合船型组合附体的粘性效应,因此预报结果与试验结果有很大偏差.文中提出采用考虑枯性的CFD软件Fluent计算带有组合附体部分船体剖面的水动力系数,采用RANS方法计算组合附体的升力系数,同时考虑高速时船体航行姿态的影响进行修正.结果表明文中采用的预报方法可以有效提高单体复合船型运动预报精度.     

深V单体复合船型纵向运动性能研究

针对提出的深V单体复合船型从理论预报与模型试验研究其纵向运动性能.理论预报采用STF法,在水动力计算中加入粘性与航态修正;在船模拖曳水池进行耐波性试验.理论计算与模型试验结果表明:考虑粘性与航态修正的STF法能够较好地预报深V单体复合船型的纵向运动性能,满足工程精度要求;深V船型耐波性比常规圆舭船型较优,加装减纵摇组合附体后其纵向运动性能进一步得到大幅提高.     

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。     

基于阻力性能的高速双体船水动力构型优化

船舶快速性是影响航运经济的关键因素之一,以某双体船为对象,设计一种阻力预报与优化方案并成功降低其阻力:运用数值模拟技术,结合Lackenby变形方法,改进船体型线,并进一步通过调整片体间距优化阻力性能。结果表明:优化后的船型具有良好的阻力性能,与原船型相比,在设计工况Fr=0.572下,剩余阻力系数可减少13%;片体间距优化后,船体总阻力进一步明显降低。基于以上结果,本文提出的预报方法及优化方案能够有效地用于高速双体船性能预报及优化设计,可以为相关研究提供技术支持。     

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%.     

加装舭龙骨对千吨级深V船型静水阻力和横摇运动的影响

为改善深V船型在低速下的横摇,以千吨级深V船型为研究对象,研究在其舯部减摇鳍前、后位置加装舭龙骨对其静水阻力和横摇运动的影响。首先,通过数值模拟计算对深V船型无舭龙骨方案、加装舭龙骨的各个方案的耐波性进行比较,掌握舭龙骨距离折角线不同安装位置和不同舭龙骨宽度对深V船型横摇运动的影响。然后,根据数值计算结果考虑工程可实施性,以大舭龙骨宽度、等舭龙骨面积及不同安装角度设计这3个舭龙骨方案完成横摇衰减试验并优选出1个舭龙骨方案。最后,对该优选方案开展静水阻力试验和不规则波中的运动响应试验。试验结果表明,千吨级深V船型加装舭龙骨后,其静水阻力增加量不大于5%,减摇效果达30%以上。     

加装舭龙骨对千吨级深V船型静水阻力和横摇运动的影响北大核心CSCD

为改善深V船型在低速下的横摇,以千吨级深V船型为研究对象,研究在其舯部减摇鳍前、后位置加装舭龙骨对其静水阻力和横摇运动的影响。首先,通过数值模拟计算对深V船型无舭龙骨方案、加装舭龙骨的各个方案的耐波性进行比较,掌握舭龙骨距离折角线不同安装位置和不同舭龙骨宽度对深V船型横摇运动的影响。然后,根据数值计算结果考虑工程可实施性,以大舭龙骨宽度、等舭龙骨面积及不同安装角度设计这3个舭龙骨方案完成横摇衰减试验并优选出1个舭龙骨方案。最后,对该优选方案开展静水阻力试验和不规则波中的运动响应试验。试验结果表明,千吨级深V船型加装舭龙骨后,其静水阻力增加量不大于5%,减摇效果达30%以上。     

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。     

新型综合科学考察船(SWATH)综合航行性能优化设计研究

2500吨级新型综合科学考察船采用小水线面双体船(SWATH)船型,系目前中国自行研究、设计的排水量最大的SWATH.围绕该船设计要求及具体特点,应用中国船舶科学研究中心在SWATH研究领域的最新研究成果一大型化、浅吃水SWATH船型优化设计及性能预报技术,对该船设计开展了系统的综合优化研究.文中给出了针对新型综合科学考察船的优化设计结果,并给出了有关优化方案的阻力、耐波性及自航模型水池试验结果,验证了该船优良的综合航行性能.     

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。     

穿浪双体船耐波性能预报方法研究

基于修正的切片理论的Seakeeper软件可以用来在方案设计阶段对穿浪双体船进行耐波性的理论预报，平均阻力增量除了在Fr〉0．6后误差很大外，其他耐波性指标包括纵摇有义值、升沉有义值和垂向加速度有义值在Fr〈1．0的范围内与船模试验结果相比有较好的精度。     

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.     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M．Lee改进的切片理论及其公式，编制小水线面双体船耐波性预报软件。该软件可用于在各种波向角时，对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报，包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报，以及其它耐波性统计特性预报。利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算，并与试验结果进行了比较分析，计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律。本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.