关于船体形状对绕射增阻影响的分析

文章主要研究近两年国际海事组织（IMO）海上环境保护委员会（MEPC）所讨论的新船能效设计指数EEDI计算公式中的海洋气象因子fw,认为计算fw时计算船舶的波浪增阻是必需的。文中重点针对EEDI公式中船舶短波绕射增阻的计算方法进行研究。根据三维势流理论计算了集装箱船以及三种简化的集装箱船的波浪漂移力,以分析船体形状对短波绕射增阻的影响,并将结果与日本学者的近似方法做了比较。发现船首的形状对绕射增阻的影响相对较大,船尾次之。文中的研究成果对指导船型设计有一定的参考价值,对完善绕射增阻的计算方法有一定的帮助。     

短波增阻对船舶失速系数的影响分析

船舶失速系数fw的理论预报较为复杂,仅就波浪增阻这一影响fw的重要因素,选择一条8万t级散货船开展了模型试验研究.试验结果表明,在BF6级典型海况中短波增阻占到船舶波浪增阻的50%左右,由此试验结果分析失速系数fw表明短波增阻对fw的影响可达3%.这一研究表明对于大中型船舶,短波成份是影响波浪增阻的重要因素,需要在模型试验和数值计算中重点关注.     

波浪增阻计算方法对船舶航速的影响分析

失速系数（ fw）是EEDI公式的计算参数之一。文章研究了典型海况下不同的波浪增阻计算方法对船舶航速以及fw的影响。文中主要基于三种波浪增阻理论计算模型,以肥大型船为研究对象,计算分析典型海况蒲氏六级下的波浪增阻系数的分布规律以及相同收到功率下的航速和fw。结果表明：三个理论模型计算得到的fw均低于模型试验结果;Model-3高估了不规则波中的波浪增阻值;Model-1和Model-2计算得到的fw与模型试验结果较接近。     

高速船波浪增阻数值预报方法研究

海洋气象因子fw是国际海事组织（IMO）提出的EEDI计算公式中的重要成分,而船舶波浪增阻是决定fw的关键,由于国际上关于高速船波浪增阻预报方面的研究很不完善,为此文章基于二维半理论求解水动力和运动响应,利用几种不同方法对波浪增阻进行计算,并与模型试验结果相比较,在此基础上,推荐了一种适合计算高速船波浪增阻的方法。     

肥大型船舶在波浪中的失速系数研究

分别运用三种方法对某油轮在波浪中失速系数fw进行分析研究.研究结果表明,该油轮在波浪中的快速性能较好,提出的三种方法均适用于计算船舶的失速系数fw.通过数理统计分析方法回归得到的船舶失速近似计算公式适用于船舶设计初期,对当前开展新船能效设计指数EEDI及船舶失速系数fw的计算提供了新的参考.     

85000t油轮在波浪中的阻力增加和失速预报

对85 000 t油轮在波浪中阻力增加和失速预报分别运用三种方法进行研究比较.结果表明,该油轮在波浪中的快速性能较好.所提出的三种方法均能有效用于船舶波浪增阻和失速预报的计算,其中方法二具有快速、简便和准确的特点.在研究新船能效设计指数EEDI及波浪失速修正系数fw的计算过程中,该方法既快速又实用.     

集装箱船油船和散货船fw计算分析

根据IMO推荐的fw计算方法,结合中国船舶科学研究中心(CSSRC)船舶性能技术数据库中提取的88条典型船舶计算EEDI中的船舶失速系数fw值,给出了fw随排水量的变化趋势,为集装箱船,油船,散货船的fw分布情况提供参考,同时为今后fw的研究奠定基础.     

基于CFD的船舶不同浪向下运动及增阻数值分析

为分析波浪对船舶快速性和耐波性的影响,必须对波浪中航行的船舶阻力增值进行准确预报。本文基于计算流体力学软件FINE/Marine建立了Wigley船模的数值模型,对不同规则波波长下的船体运动和波浪增阻进行了计算,并与试验结果进行对比,验证了数值模型的可行性与准确性。同时计算分析了船舶在规则波中航行时的波浪增阻与浪向之间的变化关系。通过研究发现：随着浪向角的增大船舶波浪增阻逐渐增加,在60°浪向角时波浪增阻达到最大值,浪向角对波浪增阻的影响较大。本文的研究方法可用于船舶有航速下的不同浪向波浪增阻的数值预报。     

基于势流理论的大型船舶最小装机功率波浪增阻预报

IMO组织对于船舶最小功率要求提出了严苛要求,为求得船舶最小功率要求需要计算船舶在极端海况下受到的总阻力,其中波浪增阻的计算最为困难。目前广泛采用的CFD方法在计算VLCC这类超大型船舶的波浪增阻时效率较低。为快速准确计算这类船舶的波浪增阻,本文以32万吨VLCC为例,利用水动力计算软件Aqwa分别计算出其在静水及波浪环境下受到的阻力,通过两者相减得到波浪增阻。与模型试验结果相比较发现,采用三维势流理论预报波浪增阻计算效率高且结果准确,可作为此类船舶开发前期的波浪增阻预报参考。但在单独计算静水及波浪中阻力时误差较大,不建议采取这一方法。本文验证了这一方法在低Frude数时的准确性,高Frude数时这一方法是否有效还需进一步验证。     

短波顶浪中KVLCC2船模阻力增加CFD计算研究

波浪中航行船舶阻力增加,特别是短波中的阻力增加,是船舶界关注的焦点之一,也是船舶水动力学界研究的热点之一。论文采用基于RANSE的数值波浪水池技术,针对KVLCC2船型,开展了短波顶浪中船舶阻力增加的数值计算研究。与模型试验结果的比较表明,文中的CFD方法能够相当准确地计算短波顶浪中航行船舶的阻力增加;对船体各部分波浪增阻的分析表明,船体艏段产生的波浪增阻占主导地位,艉段的波浪增阻很小,而平行中体段对波浪增阻几乎无贡献。     

波浪作用下船舶撞击力计算参数的选择

系泊船舶在波浪作用下的撞击力往往是大型开敞式码头设计的控制荷载。由于规范公式中船舶附加水体质量系数Cm和波高取值偏小导致计算值与物理模型试验值相差甚大。建议Cm取值为1．7～2．0，波高取为H1%。     

穿浪双体船附连水质量计算讨论

针对高速穿浪双体船,应用两种不同的理论对其附连水质量进行计算;利用大型有限元计算软件Patran和Nastran建立了全船三维有限元模型,并分别计算和分析了该船的模态。结果表明对于穿浪双体船按这两种理论计算所得的结果相差很小,并与实船测试数据符合较好。     

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。     

随行波仿生减阻材料几何形状的模拟数值计算

为配合研制船用喷涂聚脲仿生减阻材料,用CFD模拟数值计算所设计的材料表面的涡街随行波几何形状,确定出能稳定留驻旋涡的仿海豚皮肤表面微型凹凸起伏的具体尺寸.     

50m围网渔船波浪增阻数值模拟

采用STAR-CCM软件,以一条50m围网渔船船模为研究对象,分别计算研究了其约束运动模型在静水及迎浪情况下的阻力及相关性能。通过船模试验验证了STAR-CCM对渔船在静水运动中数值模拟的有效性。对渔船船模约束模型在不同波高和波长的波浪中阻力进行了计算和比较,研究了在考虑纵倾和升沉的情况下船舶波浪中阻力计算结果的差异,并讨论了波高和波长的变化对船舶波浪中总阻力计算结果的影响。     

浅层水中爆炸载荷作用下舰船动态响应及设备冲击环境研究

以MSC/Dytran为平台,对浅层水中爆炸载荷作用下舰船结构的动态响应及设备冲击环境进行了研究。在对4种不同水底介质的浅层水中爆炸冲击波研究的基础上,模拟了偏恶劣的绝对刚性水底条件下浅层水中爆炸时某舰的动态响应,再以舰船主机为对象、以结构加速度响应为输入对舰船设备冲击环境作进一步分析,并以无限水深情况下的舰船响应和设备冲击环境为参照,对水底反射波的影响规律做了一些初步的探讨。     

Robust autopilot with wave filter for ship steering

Research was done to overcome traditional problems associated with automatic steering systems of a ship in a seaway. A ship＇ s dynamic model with wave disturbances was built and a wave filter was designed by means of an extended states observer （ESO）. The model estimated the low frequency motion component from a heading measurement corrupted by colorednoise, so back-and-forth steering caused by high frequency wave disturbances was avoided. At the same time, a robust autopilot system, designed by variable structure control theory, was presented. Simulation results achieved in dangerous sea status show that the wave filter works very well and the autopilot has strong robustness to environmental disturbances and model perturbation, and more importantly, the frequency of rudder adjustments is reduced noticeably.     

基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

Analysis of the flexural vibration of ship’s tail shaft by transfer matrix method

A ship＇s tail shaft has serious flexural vibration due to the cantilevered nature of the propeller＇s blades. Analysis of the nature frequency of flexural vibration is vital to be able to provide effective shock absorption for a ship＇s tail shaft. A mathematic model of tail shaft flexural vibrations was built using the transfer matrix method. The nature frequency of flexural vibration for an electrically propelled ship＇s tail shaft was then analyzed, and an effective method for calculating it was proposed： a genetic algorithm （GA）, which calculates the nature frequency of vibration of a system. Sample calculations, with comparisons by the Prohl method under conditions bearing isotropic support, showed this method to be practical. It should have significant impact on engineering design theory.