船舶最佳纵倾航行与节能

本文综述了交通部上海船舶运输科研所及国外关于船舶变纵倾试验的结果,并通过作者对一些船舶的计算,阐明了船舶最佳纵倾航行法是一项切实可行的节能措施,一般可节油4～10％。文中给出了船舶试用最佳纵倾航行的实例;并指出了最佳纵倾节能是一个综合性的实用问题,必须从船处于纵倾状态时的稳性、强度、浮态、操纵性等方面加以权衡。例如在空载营运时应考虑浮态衡准要求;满载状态采用首倾航行应谨慎从事;半载或减载排水量状态能否采取首倾的最佳纵倾来营运?这应从挖潜致用、节能与安全观点出发,深入探讨。     

七万吨级散货轮在各种吃水状态下的变纵倾系列模型试验研究

本文通过对我国目前建造批量最大的七万沌级散货轮进行的五种吃水状态,第一种吃水状态进行５～６种变化纵倾共计２７个方案的阻力及自航的系列模型试验研究表明,采用合理、正确的调整船舶航行姿态（即改变纵倾）以获得阻力及推进性能均良好的最佳纵倾是一项十分简便而又行之有效的节能措施,且效果是显著的。     

船舶最佳纵倾、节能与安全

本文综述了交通部上海船舶运输科学研究所及国外的试验结果,并通过作者对一些船舶的计算,阐明了船舶最佳纵倾航行法是一种独树一帜的切实可行的节能措施,一般可节油4～10%;指出了最佳纵倾节能是一个综合性的实用问题,必须从船舶处于纵倾条件下的稳性、强度、浮态等诸方面加以权衡,以期做到既节约能源又确保安全。为此,作者认为:船舶在空压载状态营运时,应考虑浮态衡准要求;满载排水量状态,采用首倾航行应谨慎从事,注意到其对船舶安全的不利影响;半载或减载排水量状态,能否采取首倾的最佳纵倾来营运?这应从挖潜致用、节能与安全观点出发,深入探讨之。     

VLCC风帆船航态及负荷变化对推进因子的影响研究

文章针对一条VLCC风帆助推船舶开展水池快速性模型试验研究,通过开展直航、系列变漂角、系列变舵角等工况的模型阻力和变负荷自航试验,研究船舶在风帆助航工况下由于航行姿态和螺旋桨负荷变化引起推进效率的变化规律.基于系列变漂角、变舵角的试验分析结果,开展了船舶自航因子的统计回归分析,据此可开展VLCC风帆助推船在特定航行工况的节能收益评估.论文研究表明:该VLCC船舶航态及航行负荷变化对船后推进因子和推进效率影响有其规律性;本文开展的试验研究和分析方法可对此类风帆助推船舶的节能收益进行定量评估.     

散装船装货过程中最后吃水差调整的简化求解

1吃水差调整的实际意义 （1）提高船舶的航海性能。实验表明，船舶在不同装载状况下若航速不变，保持适当吃水差（纵倾）会使船舶航行阻力达到最小，从而减轻主机所耗功率，节省燃油。某些船舶资料中提供了最佳纵倾图谱，使用时可根据船舶装载排水量和航速查取。     

基于纵倾优化的油船节能研究

以成品油船的阻力性能为优化指标,根据船体型线图,采用CATIA及ICEM软件,建立三维模型及计算域,划分结构性网格;采用计算流体力学软件(Fluent)计算目标船在变纵倾状态和吃水下的阻力值,并与船模拖曳试验相比较,分析纵倾变化对船舶阻力性能的影响规律。结果表明:该方法可以确定船舶在不同吃水下的最优纵倾值,并为船舶的实际运营提供建议,从而提高船舶的节能减排率,为发展绿色船舶提供新方向。     

基于纵倾优化的油船节能研究

以成品油船的阻力性能为优化指标,根据船体型线图,采用CATIA及ICEM软件,建立三维模型及计算域,划分结构性网格;采用计算流体力学软件(Fluent)计算目标船在变纵倾状态和吃水下的阻力值,并与船模拖曳试验相比较,分析纵倾变化对船舶阻力性能的影响规律.结果表明:该方法可以确定船舶在不同吃水下的最优纵倾值,并为船舶的实际运营提供建议,从而提高船舶的节能减排率,为发展绿色船舶提供新方向.     

基于CFD的散货船纵倾优化研究

船舶阻力会随着航态的改变而改变。在航速和排水量不变的情况下,通过调节船舶纵倾进而减小航行阻力是1种可靠且通用性强的方法。文章以1万t的散货船为例,基于CFD数值计算仿真工具Fluent的k-ω湍流模型求解RANS方程组,验证Fluent仿真在船舶阻力计算方面的可靠性,并通过调节艏倾和艉倾,计算出相同航速不同纵倾角下的船舶阻力值,提出平浮并非是该船舶最佳航行状态的结论,对船舶实际运营提供指导。在此基础上,提出1种对Fluent进行二次开发以进行更高效船舶阻力预报的方法。     

船型参数L／B对单桨型浅汔水肥大船阻力性能的影响——单桨型浅汔水肥大船系列

在单桨型浅吃水肥大船优秀母型确定的基础上，将影响阻力性能的重要参数L/B在中心点5.65附近作一小范围的系列性参数变化，以形成L/B=5.0-6.3范围的常用浅吃水肥大型船系列试验阻力图谱，并整理成L/B对剩余阻力系数Cr的修正因子KL/B的图谱和回归公式，以适应不同用户的需要，对第一L/B参数除了进行满载平浮状态的试验外，还进行了80%排水量平浮、60%排水量1.2%纵倾、45%排水量2.5%纵倾和35%排水量2.5%纵倾总计五种不同装载情况的阻力的试验，以适应实船在不同装裁航行状态下的内插需要。     

散货船纵倾减阻及其成因分析

船舶纵倾优化作为一种有效的节能减排技术已越发受到人们的关注。为了研究船舶纵倾优化过程中纵倾调整对船舶阻力变化的影响,采用计算流体力学方法(Fluent软件)运用RANS方程加VOF自由面模型的方法求解了180000DWT散货船在不同纵倾状态下的阻力数值和流场信息,将阻力计算结果与模型试验结果进行对比,验证数值计算的准确性。比较不同纵倾状态下阻力值,得到船舶设计状态阻力随纵倾变化规律。进一步运用Euler方程加VOF自由面模型的方法求得兴波阻力,总阻力减去兴波阻力即为粘性阻力,结合流场细节分析和比较,获得船舶纵倾优化过程中总阻力变化的主导因素。本文研究对于纵倾优化技术在散货船型上的应用具有积极的指导意义。     

集装箱船纵倾优化数值模拟

随着全球能源和环境问题越来越严峻,航运市场低迷和竞争的日益激烈,节能减排已成为航运业的迫切需求。船舶纵倾优化具有成本低、易实现和效果佳等优点,是一种更好的节能减排方法。以KCS集装箱船在设计吃水时平吃水状态为基础,对船舶分别进行不同纵倾状态调节,利用RANS方法和切割体自动划分网格技术,计算船舶在不同首倾和尾倾状态下的阻力数值。结果表明,在不考虑水深影响的情况下,KCS集装箱船在不改变船舶航速、载重量的前提下,可以通过纵倾优化调节减少船舶阻力。     

半滑行船扰流板阻力试验研究

半滑行船的航行姿态对船体阻力影响较大。为研究扰流板对半滑行船的降阻作用,首先在3种典型载况下,确定了船模未加扰流板的阻力、纵倾及升沉;然后在这3种载况下,于船模艉部添加扰流板,与静水未添加扰流板时船模的阻力和航态作比较,且不同航速时扰流板的设置不同。实验结果表明:合理的扰流板高度可以减小半滑行船的纵倾角和阻力;扰流板的降阻效果与船模的压载有关,其中满载情况下的降阻效果最为明显,最大可达6%。     

2.5万载重吨多用途干货船船型优化及节能装置

介绍2.5万DWT肥大型多用途干散货船船型优化及节能装置的船模试验研究.其船体线型优化设计和球艏的优选,在上海船舶运输科学研究所拖曳水池进行.文中给出了船模阻力、自航和尾部伴流场测试的试验结果,分析了船型变化对快速性的影响,同时介绍了尾部加装节能装置前置导管及舵球的节能效果.该船型优秀,快速性指标先进,是经济高效船舶.实船正在建造中.     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

基于纵倾调整的集装箱船实海域航行阻力减少的研究

为应对"能效运营指标(EEOI)自愿应用导则",提出了在航行中采用调节纵倾的方法,降低营运能耗。选取了3100TEU集装箱船作为研究对象,应用Rankine源自由面势流理论计算不同纵倾下船舶兴波阻力系数以及总阻力系数,应用三维面元法计算了规则波中的波浪增阻,并针对实海域进行了増阻预报。研究表明,一定的艉倾能减小兴波阻力和总阻力。通过实海域増阻预报,服务航速下采用艉倾0.4°的纵倾航行会使波浪増阻增加4.21%,但总阻力仍能减少3.38%,较有效地降低了EEOI值。     

大型集装箱船能效营运指数仿真研究

为应对IMO提出的日益严格的排放法规,降低船舶EEOI值,本文分析了EEOI的数学计算公式以及简化公式,并以某8063TEU大型集装箱船为目标船,基于MATLAB/Simulink建立了船舶能效系统的仿真模型.通过仿真研究,分析了船舶航速、航期、载货量、航程对船舶EEOI的影响,同时研究分析了EEOI对航速、载货量、航程变化的敏感性.结果表明随着航期的增加船舶EEOI逐渐减小;EEOI对航速的敏感性最高,对载货量的敏感性其次,而对航程的敏感性较低;降低主机工作负荷从而降低航速,以及提高船舶载货量都能有效降低船舶EEOI值,而增加航程则对降低EEOI值效果不明显.     

考虑航行姿态变化的的高速船阻力性能预报

为了精确获得高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响。基于CFD理论,本文通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,最终达到平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。船舶设计工作者可以参考数值计算结果辅助船体型线设计,其具有重要的工程应用价值。     

三峡库区船舶最佳航速与柴油机能耗和排放变化分析

三峡库区船舶节能增效是船舶航行与管理面临的主要问题。文章通过分析船舶柴油机运行机理与船舶操纵航行条件,提出了三峡库区船舶以最佳航速运行是船舶柴油机动力装置节能和船舶驾驶操纵的最佳方式,也是库区船舶节能的有效方法。船舶在最佳航速下运行,适当调整柴油机主要参数,以使柴油机在最佳航速下其工况接近于柴油机额定工况,保证柴油机动力性、经济性和排放污染物得到提高和控制,真正实现船舶节能增效。     

新一代半潜船装载仪的开发

本文介绍了一种应用于半潜船的装载仪,性与浮态计算、自由纵倾的稳性与浮态计算等功能。使用单位的一致好评。本装载仪具有甲板货建模、计入甲板货的稳经过多年的使用,本装载仪得到了使用者及     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。