粘弹性流体作用下的船舶水动力特性研究

为了提高船舶、潜艇的航运性能,降低高速行进过程中的海水阻力,国内外对船舶的水动力特性研究和船型设计投入了大量的精力。粘弹性流体是一种介于粘性流体和弹性固体之间的流体,具有粘性和弹性2种特征,研究粘弹性流体下的船舶水动力特性可以模拟船舶在极端海洋气象条件下的水动力特性,对改善船型设计、提高船舶水动力性能有重要的作用。本文利用计算流体力学CFD技术和数值模拟软件Fluent,完成了船舶在粘弹性流体作用下的水动力仿真,并结合CFD计算软件Open FOAM对船舶在粘弹性流体的动力学特性进行分析,并完成基于Fluent的船舶水动力仿真。     

基于CFD方法模拟舰船拖拽特性研究

船舶的拖拽特性有着非常重要的影响,决定了船舶的行驶阻力、动力与操纵性能等,研究舰船的拖拽特性具有重要的意义。本文针对舰船动力系统的螺旋桨进行流体动力学建模,对CFD计算流体力学的原理进行了介绍,并基于计算流体力学CFD对舰船的拖拽特性进行仿真分析。     

船舶有航速辐射问题数值计算研究

用自行开发的基于非均匀有理B样条的高阶面元法求解船舶有航速辐射问题,以修改的Wigley船型为例计算船舶垂荡和纵摇运动水动力和波形;将水动力计算结果与文献中的试验及数值结果进行比较,验证所用方法的有效性。     

Fluent在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用

动力系统是船舶的重要组成部分,随着船舶的高速化、大型化发展趋势,对船舶动力系统的性能有更高的要求,在船舶动力系统中,螺旋桨是一种具有复杂作用力的机构,舵附推力鳍是螺旋桨的尾流能量收集装置,对于改善舰船螺旋桨的水动力性能有重要作用。Fluent是一种计算流体力学CFD的数值模拟软件,广泛应用于各种机械设备如机翼、汽车、风力发电机扇叶等的流体动力学分析。本文首先介绍了Fluent的基本原理,采用面元法建立了螺旋桨的流体动力学模型,并基于Fluent对螺旋桨和舵附推力鳍进行了有限元建模和水动力特性仿真。     

横倾船舶三维非定常扰动势流特性

当船舶出现破损淹舱或者在波浪中做横摇运动时,船体都会出现横倾,这会使得船舶在水面下的湿表面与正浮时不再相同,船体周围的非定常流场因此会发生改变。本文基于三维线性势流理论,使用奇点分布法对具有不同横倾角的Wigley III船型的非定常扰动速度势展开计算,进而求解Wigley III船型水动力系数与波浪激励力。计算结果表明,横倾对垂荡、横摇、纵摇水动力系数的影响比较明显;在顶浪下,横倾对横向的波浪激励力影响显著。     

基于虚拟现实技术的舰船航行三维图像重建

舰船航行是一个复杂的三维运动,研究舰船的航行运动有助于提高船舶动力系统设计,提升舰船的流体动力学性能。近年来,虚拟现实技术获得飞速发展,本文结合虚拟现实技术,重点研究舰船航行的三维图像重建技术,结合CADDS软件平台进行舰船的三维建模,结合Virtools交互三维开发软件进行舰船航行的虚拟现实构建,并重点介绍舰船航行的尾迹三维重建和灰度校正问题。本文研究有助于提升对舰船航行运动状态的动力特性分析研究,提升舰船的设计水平。     

CFD技术在船舶力学形态优化中的应用

船舶的力学形态优化是船舶设计的重点所在,出色的船型设计对于改善水动力特性,降低航行中的损耗,提高续航能力有着重要的意义。计算流体力学(Computer Fluid Dynamics,CFD)作为一种研究流体动力学特性的高效方法,被广泛应用到船舶的力学形态优化中。本文使用CFD对某船的球鼻首进行优化研究,通过数值仿真分析,选取优化方案,降低船舶的阻力。     

船舶高效扭曲舵的水动力特性数值分析

为了降低船舶螺旋桨尾流对于船舵性能的影响,本文结合传统船舵的流体动力学性能,建立了一种高效扭曲舵的水动力分析方法,并结合有限元仿真平台Fluent等软件进行了高效扭曲舵的水动力特性仿真,对于改善当前船-舵-桨整体的水动力性能,降低船舶的流体阻力,提升船舶能效有重要的应用价值。     

计算机辅助的双尾鳍舰船型线设计研究

为了提高航运船舶的航行效率,改善船舶的流体力学性能,船舶领域针对船型的优化设计一直是研究的热点。本文研究的对象是双尾鳍舰船,这种舰船相对于传统舰船具有更高的航行稳定性和效率,由于尾鳍的曲线形状复杂,本文重点解决了双尾鳍舰船型线的设计问题,研究过程主要采用参数化设计,并基于CATIA三维软件平台进行了双尾鳍舰船型线的曲面建模和尾鳍轴流特性分析。     

船舶在浅水域横向停靠运动粘性水动力计算

研究船舶在浅水域的低速横向漂移运动对研究船舶停靠运动特性具有重要意义.船舶停靠通常是一个低速慢漂的过程,在这个过程中,由于船舶特定的运动形式和几何形状,粘性水动力起主要作用,而兴波很小,其影响可以忽略,可以将自由面作为刚壁处理,从而使问题简化并大大减小数值计算的计算量.文中以标准Wigley船型为对象,对船舶在浅水中横向漂移运动的粘性流场和水动力进行了计算.为了得到准确、稳定的计算结果,分别选取了不同的计算区域、网格数量和湍流模型进行计算,并将计算结果与他人的计算结果和模型试验结果进行了比较,确定了模拟船舶低速停靠运动粘性流场的有效的数值方法.     

船舶有航速辐射问题的新实用数值方法

为解决船舶在波浪中以恒定速度运动的辐射问题,基于势流理论,采用三维瞬时自由面格林函数方法对船舶水动力问题进行求解。提出三维瞬时自由面格林函数波动项的新数值计算方法,并在大时间区域内基于精细积分法对三维瞬时自由面格林函数的波动项进行插值调用,最终提高波动时域格林函数的数值计算精度。对Wigley船型的水动力系数进行数值计算,并将附加质量和阻尼系数的数值计算结果与试验结果和参考文献进行对比,验证新数值计算方法的有效性。     

计算机辅助设计在船舶制造中的应用

传统设计方法制造舰船时,所设计的船舶零件契合度较低,导致反映舰船结构安全程度的系数不高,为此研究计算机辅助设计在船舶制造中的应用。利用计算机辅助设计绘制船舶组件草图,并根据应用材料特性调整组件尺寸。通过船舶的排水量、吨位、吃水能力、主次度和船型系数等数据计算船体的最大航行速度,根据结果调整船舶总体线型。利用SketchUp软件按照线型结构搭建三维船体模型,实现该技术在船舶制造中的应用。实验结果表明,与传统技术的应用效果相比,所研究技术制造出的船体组件模型契合度提高了11.58%。由此可见,该技术在船舶制造中的应用能力更强,制造的船舶结构安全系数更高。     

气膜减阻快艇的研究

利用船底薄层气膜减阻技术 ,可提高快艇的水动力性能 ,提高船舶航速。模型试验表明 ,气膜减阻快艇的水动力性能已明显超过侧壁式双体气垫船 ,是一种投资低 ,见效大的节能新船型     

大排水量长度系数中高速船阻力计算方法

船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而静水阻力预报则是其水动力性能预报的重要内容。针对某大排水量长度系数中高速船,在运用传统的阻力近似估算方法、船舶计算流体动力学(CFD)技术进行计算模拟的基础上,进行船模试验,并将其总阻力和有效功率计算结果与船模试验结果进行比较分析,从而说明适合大排水量长度系数中高速船的阻力计算方法。     

小水线面双体船阻力预报研究

小水线面双体船(SWATH)船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而其静水阻力预报是其水动力性能预报的重要内容.本文应用船舶计算流体动力学(CFD)技术并结合传统的阻力估算方法,开发了一个SWATH船型阻力数值预报集成软件系统.为了验证该系统的有效性,将其应用于一SWATH船型的总阻力和有效功率计算,并将计算结果和现有的船模试验结果进行了比较.结果表明,本文所开发的SWATH阻力预报系统可以很好地预报SWATH船型阻力随航速的变化规律以及阻力曲线峰、谷点的位置;在傅汝德数小于0.45的速度范围内,计算得到的总阻力和试验结果吻合良好.     

基于CFD的船舶水动力计算收敛性分析

为基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的单体船型水动力性能计算参数提供参考依据,开展相关的收敛性分析。采用CFD数值计算,分析网格尺度、湍流模型和时间步长对于船舶水动力计算的收敛性影响,提出基于CFD的船舶水动力计算优化参数模型,并以水池模型试验验证所提方案的准确性。采用船长2.83%的非结构化网格进行流体计算域网格划分,采用Realizable k-ε湍流模型,计算时间步长取波浪遭遇周期Te的1/200,可更加合理地模拟船舶在规则波中的运动响应,为基于CFD的船舶阻力与耐波性计算提供确定依据。     

高海况下的螺旋桨计算机辅助设计研究

螺旋桨是船舶动力系统的关键部件,螺旋桨的设计水平和制造质量直接决定了船舶的性能。近年来,人类对海洋资源的开发程度逐渐提高,高海况下的船舶作业越来越常见,对舰船螺旋桨的质量提出了更高要求。目前,计算机辅助设计制造(CAD/CAM)技术逐渐成熟,在工业领域获得广泛应用。本文首先对舰船螺旋桨的设计要素进行研究,然后建立了螺旋桨的敞水特性方程,最后在UG软件平台上开发了一种高海况下的螺旋桨辅助设计方法。     

构建船舶与海洋工程数字化性能平台促进科技自主创新

作为对船舶设计基础共性技术研发的一种思考,提出构建“船舶与海洋工程数字化性能平台”的设想。这一性能平台是以信息化、数字化为核心,以虚拟技术、网络协同、远程交互技术为手段,开放式和加盟式一体化的综合集成系统。在这种数字化性能平台上,运用计算流体动力学方法,可以全面地对船舶的安全性能、综合航行性能和海洋工程结构物的流体动力特性进行预报、评估和优化,成为新型舰船、新型海洋平台和海洋结构物研究开发的重要工具和手段,促进船型开发和设计的自主创新。     

船舶减摇鳍动态负载研究分析

减摇鳍是一种降低舰船横摇运动,提高舰船航行稳定性的有效装置,其基本组成部件包括鳍结构、驱动装置和电气控制系统3部分。为了使减摇鳍的减摇作用最大化,研究减摇鳍的动态负载响应和水动力特性有重要意义。本文建立了船舶横摇的运动学模型,在其基础上开发了船舶减摇鳍电液负载仿真试验平台,并进行了仿真试验平台的性能补偿设计和船舶减摇鳍的动态负载响应仿真。本文有助于提高减摇鳍的流体力学特性,改善减摇鳍的设计水平。     

基于遗传算法的船舶横向运动水动力参数辨识的研究

随着海上资源开发与航运物流的发展,海上舰船的动力性能和载重量也不断提高。其中,船舶的动力性能直接决定了船舶的航行安全,对船舶动力性能进行分析和优化有重要的意义。本文研究的主要内容是船舶运动水动力参数的辨识,采用基于遗传算法的参数辨识方法,并详细介绍了该基于遗传算法的横向运动力参数辨识的过程,具有重要的意义。