船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算

基于CFD方法对船舶浅水航行航态变化问题进行研究。通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程对船舶浅水航行流场进行数值模拟,并根据浅水流场空间受限的特点,采用三种动网格相结合的方法,解决船舶在浅水中航行时航态变化的网格更新问题,在数值模拟中还考虑了螺旋桨旋转的影响。文中以S60船模(Cb=0.6)为对象,计算了其浅水航行的下沉量和纵倾值,计算结果与船模水池试验数据对比,吻合良好。     

浅水效应下的船体下沉与纵倾研究

为明确受限水域、浅水域以及浅水效应三者之间的关系,在给出受限水域类型、浅水域概念、浅水效应特点的基础上,明确了三者的因果关系,确立了本文的研究内容与研究方法。为准确计算浅水效应所引起的船体下沉量以及纵倾变化,本文运用傅汝德相似定律引入阻力傅汝德数与水深傅汝德数对深水域和浅水域中船体下沉量以及纵倾变化做了理论分析,并从流体力学角度阐述了船舶操纵性能以及运动状态在受限水域中发生的变化。从理论分析结果可以得出浅水效应对船体下沉量以及纵倾变化影响更为剧烈,船舶操纵性变化较大。本文对浅水效应影响下的船舶运动特性以及船舶操纵要领有一定的理论指导意义。     

浅水中低速斜航船舶水动力预报及验证与确认分析

浅水中的斜航船舶受到浅水阻塞效应和不对称流的综合影响。为预报该运动中的船舶水动力,文章采用基于定常雷诺平均纳维—斯托克斯方程的计算流体动力学方法,对浅水中做斜航运动的船舶粘性绕流场进行数值模拟。考虑低航速运动的特点,忽略航速影响下的自由面兴波,由数值计算得到水动力系数在漂角影响下的变化规律。针对计算精度问题,在数值模拟中从验证和确认角度分析和评估计算结果：通过网格收敛性分析分析数值误差与不确定度;结合试验数据考察计算模型的误差。此外,从计算区域尺度、湍流模型、边界条件、船体下沉和纵倾作用方面对模型误差的影响因素进行探讨,可为改进计算模型、提高数值模拟精度提供参考依据。     

限制水域船舶升沉与纵倾研究

基于非线性浅水波理论,利用有限差分法对Wigley、泰勒系列60等船型的压力分布及升沉与纵倾进行了数值计算与结果验证,并进一步考虑限制水域阻塞效应影响,计算了四种阻塞系数下船舶的升沉与纵倾随水深弗劳德数的变化曲线,综合分析了亚临界、超临界航速下阻塞效应对船体升沉与纵倾的影响特点。在亚临界航速时,主要发生船体下沉现象,随着航速增大,阻塞效应将引起船体更大下沉;在超临界航速时,主要发生船体纵倾现象,随着航速增大,船舶升沉与纵倾逐渐趋于稳定;在近临界航速时,阻塞效应影响最大,使得船体周围压力变化复杂,反而引起船体纵倾变小,且出现上升现象。     

船体下沉量与富余水深的确定

浅水水域航行作为限制水域航行的一种航行状态,有其独特的航行规律,诸如船速降低、应舵性下降、旋回性下降、船体下沉和纵倾变化的增大等。而在浅水水域航行时,因对船体下沉量考虑不足造成船舶拖底、     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

Q-max型LNG船舶在北海铁山港航道航行安全性探讨

船舶在航经浅水区时会产生浅水效应,导致舵响应性下降、船体下沉和纵倾变化增大,为保证船舶航行安全,必须合理控制船舶的富余水深。本文通过对富余水深影响因素进行分析,分别采用Tuck/Hooft、Barrass、Eryuzlu公式对Q-max型LNG船舶在不同航速航行过程中下沉量进行计算比较,结合该型船舶进出北海铁山港区的操纵模拟试验要求,得出该型LNG船舶在北海铁山港西航道中可以安全航行,能够顺利靠泊北海L NG接收站。     

江海联运超浅吃水船型若干性能问题的研究

本文通过船模试验探讨了一艘千吨级江海联运船的浅水效应,得到了浅水中有效马力增加、推进效率降低和船舶产生下沉和纵倾的一些规律,还用理论方法估算了该船在海浪中的各种耐波性指标,得出螺旋桨出水次数多是此类船型存在的突出问题,并从设计角度提出了改进措施。     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究（英文）

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

浅水效应对螺旋桨轴承力的影响分析

为了分析浅水条件对螺旋桨轴承力的影响,本文采用RANS方法和VOF模型,对计及自由液面的KCS船桨舵一体系统开展了不同吃水条件下螺旋桨非定常轴承力的数值预报分析。首先计算了深水(h/T=20)工况下的螺旋桨轴承力,通过与试验结果对比,验证了网格划分方法和计算方法的可行性。然后在此基础上进行了不同吃水工况下螺旋桨非定常力计算,监测发现螺旋桨非定常轴承力随时间周期性脉动,浅水条件下螺旋桨轴承力时均值明显大于深水工况。经快速傅里叶变换得到轴承力脉动幅值,分析得出:当h/T<3时,脉动幅值随水深增加迅速减小;当h/T>3时,水深变化对脉动幅值影响较小。     

圆舭型快艇浅水阻力计算

分析９ 艘圆舭型快艇船模浅水阻力系列试验资料,寻找每艘船模阻力变化规律,由１０８ 条内插阻力曲线应用回归分析直接计算及依据深水阻力转换的间接计算分别计算浅水阻力曲线。可用于该类船型浅水功率估算及主尺度优化分析计算。对无浅水影响最小水深及超临界纵倾角也作了一定研究     

高速圆舭艇浅水阻力计算方法

本文给出了根据船模系列浅水试验结果回归而得的高速圆舭艇浅水阻力计算公式．对亚临界速度区和超临界速度区分别采用不同的公式修正浅水对阻力的影响．文中给出了区分上述速度区域的临界速度计算公式，适用于Fr＜0．8的高速圆舭艇．为检验本文公式的计算精度，用两艘实艇浅水试验结果进行核核．结果表明，公式的精度足以满足工程使用要求．     

浅水超大型FPSO脉动压力研究

随着浅水超大型FPSO在渤海湾海域的广泛应用,水深对波浪诱导载荷的影响成为新的热点课题.文章推导了有限水深复合格林函数,结合三维势流理论用于计算浅水FPSO的水动力特性.采用开发的程序计算了一艘浅水300KDWT FPSO的脉动压力.计算结果表明浅水脉动压力与深水脉动压力的分布规律明显不同.     

赤水河机动驳新船型浅水快速性能试验研究

针对两艘机动驳船,其一为赤水河现有优秀船,隧道尾型称为对比船,其二为武汉理工大学开发研制的双尾新船型,称为设计船,进行了不同水深、不同装载工况的浅水阻力性能、推进性能试验研究.探讨了不同船型、水深变化和装载工况变化对船舶浅水快速性能影响,给出了一些有益的结论.     

鱼雷浅水主动声引信的一种布阵方法

浅水主动声引信应用较少,主要由于混响干扰较强,信号不易被检测.主动声引信多用于深水反潜.根据目标多普勒频移特性,提出了一种在浅水条件下,高频主动声引信的布阵方案.同时针对引信角度覆盖扇面,进行了布阵性能计算与优化选择,并对矩形阵元进行了初步设计.     

船舶浅水水动力导数的数值计算

船舶浅水水动力导数对研究浅水中船舶操纵性有重要的意义.以“Mariner”船模为研究对象,采用Realiz-ablek-ε湍流模型来封闭RANS方程,运用SIMPLE算法,对两种水深的浅水定漂角、定舵角、纯艏摇试验进行了数值模拟.实现了浅水水动力导数的求取,并将计算结果与模型试验结果进行对比,验证了方法的有效性.