双断级滑行艇阻力性能优化方法

阻力性能是双断级滑行艇水动力性能最为重要的内容之一,本文提出一种基于CFD模拟的优化方法,结合艇底斜升角、断级高度、断级总长等因素对某双断级滑行艇进行了静水阻力优化及试验验证。结果表明:CFD计算值与模型试验结果吻合度较高,各因素对艇体阻力均有较为明显的影响,断级高度和断级总长的增大一定程度地增强了双断级滑行艇的滑行效率。优化研究实现了双断级滑行艇阻力系数R/?低于0.25的技术指标,验证了基于CFD的优化方法的可靠性。     

深V型双断级滑行艇水动力特性的初步数值研究

本文利用模型试验和数值手段对比研究了深V型双断级滑行艇和无断级滑行艇的静水阻力特性,试验结果表明,双断级滑行艇在起滑之后的高速航行阻力及纵向运动稳定性上较无断级模型存在明显优势,在容积弗劳德数为5.21的航速下总阻力降低了19.2%。利用CFD软件CFX能够较好地捕捉到两模型之间的差异,计算结果表明,各断级之后的空穴均随着航速的提升而不断扩张,断级模型总体浸湿面积较无断级模型最大降低了33.4%,并且双断级使得艇底水动高压分布趋于均匀,有利于改善纵向运动稳定性。     

游艇设计（二）

(接上期)2.2无断级滑行艇2.2.1主尺度选择高速滑行艇的设计起点:Fr▽>3。作为初始数值,无断级滑行艇的总长可按统计图20选取。     

断级与无断级滑行艇阻力性能的数值预报

基于重叠网格技术对Taunton系列中的断级与无断级滑行艇在不同航速下的船舶绕流场进行,结合试验数据与相关流场信息比较两种滑行艇的阻力性能差别,分析表明,造成阻力预报误差的主要原因是由于VOF方法不能很好捕捉自由面产生的强非线性的飞溅现象,无法有效的将飞溅阻力记入总阻力当中;对中纵剖面水气分布可知,断级滑行艇阻力性能优于无断级滑行艇的根本原因是断级位置处滑行面的不连续导致空气从断级处进入形成断级后"空穴",减少了浸湿面积降低了摩擦阻力,随着航速的提升空穴面积也逐渐增加,减阻效果也愈加明显。     

断级在倒V型槽道滑行艇上的应用研究

根据断级减阻工作原理,提出了适合倒V型槽道滑行艇特点的断级设置方案。该方法在分析艇型特点基础上利用CFD技术研究了断级设置前后滑行艇水动力特性的差异。结果显示:断级设计方案在傅汝德数Fr▽=5. 83时减阻效果为10%,且对艇体的航行姿态影响较小,因而高速快艇采用断级有利于提高滑行效率、降低阻力。     

滑行艇阻力计算方法对比研究

[目的]小型快艇具有机动灵活、隐蔽等特点,滑行艇作为小型快艇的重要种类,被广泛应用于民用和军事用途,因而准确计算滑行艇阻力对滑行艇性能的改进就显得尤为重要。[方法]首先,基于根据美国62系列滑行艇船型资料设计得到的一型滑行艇,分别运用半理论半经验方法和CFD方法对该型艇模型阻力性能进行计算,然后,通过船模试验予以验证并对采用各种方法所得计算结果进行分析。[结果]研究表明,半理论半经验方法可以较好地模拟该型滑行艇阻力变化趋势,CFD方法在高速滑行状态下可以达到较高的计算精度,最小误差仅为0.38%。[结论]所得结果表明STAR CCM+软件能够有效模拟该型滑行艇的阻力性能,而在具体计算中采用何种方法则可根据所需精度和条件进行相应的取舍和选择。     

断级滑行艇艇底喷气及其减阻效果

本文通过２种重心位置、２种断阶方法、２种防溅条形式、５种喷气流量的选择组合，研究了在断级滑行艇上气层减阻的实施途径及效果。断阶稍前处喷气能减少２５％的总阻力，而所需气仅为０．０１５ＭＰａ。     

基于CFD技术的滑行艇静水阻力计算

滑行艇作为一种高性能船舶,被广泛地应用于军事、运输、娱乐等方面,而滑行艇的阻力性能备受人们关注。本文基于CFD技术开展了滑行艇阻力计算研究,分析了时间步长与近壁面网格划分对计算精度的影响。数值计算结果表明,时间步长和近壁面网格划分的不同主要影响的是滑行艇的摩擦阻力以及艇底的气液分布情况。选择合理的参数设置可以使数值计算结果与试验较好地吻合,证明了CFD技术计算滑行艇阻力的可行性。     

断级滑行艇水动力特性的初步计算研究

利用数值手段对二维断级滑行艇模型的绕流场进行模拟,并针对不同攻角及断级高度的模型进行对比计算。不同模型的计算结果具有明显差异性,能较好表现出模型参数的变化对模型水动力特性的影响。分析断级的作用机理,并论述断级后脱体涡的强度和范围以及模型参数不同而引起的滑行面压力分布的差异。     

喷水推进高速三体滑行艇数值自航研究

为了验证计算流体力学(CFD)方法预报滑行艇自由液面粘性流场的精确度,判断为某三体滑行艇设计的喷水推进器能否满足快速性要求,采用CFD方法对某喷水推进高速(1Fr_L1.8)三体滑行艇进行两相流的数值自航,并与试验值比较。运用切割体网格技术并基于RANS VOF求解,首先计算了五个不同速度下的裸艇阻力。结果表明:阻力系数最大误差8.3%,最小误差0.5%,达到了较好的计算精度;采用等推力系数法,在模型尺度下进行"滑行艇+喷泵"的数值自航,将结果推算到实尺度艇,结果表明该喷泵可以达到设计航速;高速航行时推力减额为负的主要原因是艇首尾压差阻力的显著降低。计算结果显示,考虑自由液面时滑行艇底部会出现不合理的水气分布,这影响到滑行艇的阻力性能和喷泵的推进性能,通过局部网格加密可以显著减少艇底非正常水气分布,但艇底气水层难以完全消除,这可能是CFD方法预报滑行艇阻力精度难以控制的原因之一。     

滑行艇高速航行时的数值模拟(英文)

Planing vessels are applied widely in civil and military situations.Due to their high speed,the motion of planning vessels is complex.In order to predict the motion of planning vessels,it is important to analyze the hydrodynamic performance of planning vessels at high speeds.The computational fluid dynamic method(CFD) has been proposed to calculate hydrodynamic performance of planning vessels.However,in most traditional CFD approaches,model tests or empirical formulas are needed to obtain the running attitude of the planing vessels before calculation.This paper presents a new CFD method to calculate hydrodynamic forces of planing vessels.The numerical method was based on Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) equations.The volume of fluid(VOF) method and the six-degrees-of-freedom equation were applied.An effective process was introduced to solve the numerical divergence problem in numerical simulation.Compared with experimental results,numerical simulation results indicate that both the running attitude and hydrodynamic performance can be predicted well at high speeds.     

基于计算流体力学和人工神经网络对断阶式滑行艇的水动力性能预测（英文）

In the present paper, the hydrodynamic performance of stepped planing craft is investigated by computational fluid dynamics(CFD) analysis. For this purpose, the hydrodynamic resistances of without step, one-step, and two-step hulls of Cougar planing craft are evaluated under different distances of the second step and LCG from aft, weight loadings, and Froude numbers(Fr). Our CFD results are appropriately validated against our conducted experimental test in National Iranians Marine Laboratory(NIMALA), Tehran, Iran. Then, the hydrodynamic resistance of intended planing crafts under various geometrical and physical conditions is predicted using artificial neural networks(ANNs). CFD analysis shows two different trends in the growth rate of resistance to weight ratio. So that, using steps for planing craft increases the resistance to weight ratio at lower Fr and decreases it at higher Fr. Additionally, by the increase of the distance between two steps, the resistance to weight ratio is decreased and the porpoising phenomenon is delayed. Furthermore, we obtained the maximum mean square error of ANNs output in the prediction of resistance to weight ratio equal to 0.0027. Finally, the predictive equation is suggested for the resistance to weight ratio of stepped planing craft according to weights and bias of designed ANNs.     

双断级滑行艇的阻力回归公式

本文以5艘双断级滑行艇模型的试验数据为基础,采用多元线性回归的方法对试验数据进行回归分析,从而导出在不同断级参数情况下双断级滑行艇的阻力回归公式。通过相对误差分析法验证了回归公式的精确性,并根据回归的结果绘制成图以供设计参考。     

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究

滑行艇的阻力性能优化是设计滑行艇艇体的重要内容之一,如何减小艇体阻力是设计师优先考虑的目标。文章从传统的SIT阻力估算方法着手,分析滑行艇受到的力和力矩,并引入Savitsky对艇体阻力的修正,即考虑因喷溅而产生的摩擦阻力。由于滑行艇的重心纵向位置对阻力性能有很大影响,故通过构造罚函数法,把有约束问题化为无约束问题,利用MATLAB优化工具箱中的fm incon函数计算出最佳的重心纵向位置。最后,通过某滑行艇模型的水池拖曳试验验证了该优化方法的可行性,具有一定的工程参考价值。     

基于CFD的高速排水型圆舭折角船型剩余阻力系数分析研究

基于CFD对某圆舭折角高速船进行阻力数值仿真,并将仿真结果与该船的船模试验值进行比较分析,寻求利用FINE/Marine软件进行船舶阻力数值仿真的适用方法。同时根据此方法分别对NAPA所建立的系列圆舭折角船模进行阻力数值仿真,并将计算结果归纳分析,从而生成剩余阻力系数对排水量长度系数和傅汝德数的关系图谱,以便为圆舭折角船型阻力估算提供快捷途径。     

基于CFD技术对2800TEU船的线型优化

基于CFD技术对线型优化是目前业界比较流行的做法。本文依托于实船2800TEU船项目,探索基于NAPA和CFD软件的一体化优化(传统经验模式)和基于CAESES和CFD软件的一体化优化(先进数值评估模式)的有机结合,以船模阻力系数为目标函数,对线型优化。结果显示,航速达到优化目标要求。     

深V型滑行艇静水阻力性能影响因素研究

基于深V型滑行艇的系列模型阻力试验数据,比较系统地分析了深V型滑行艇静水阻力的影响因素,研究了阻力、浸湿面积、浸湿长度以及航行纵倾角随折角线长宽比、重心纵向位置、负荷系数、艇底斜升角等因素的变化规律,指出在舯部斜升角保持24.6°不变的前提下,艇底艉部横向斜升角为10°左右时滑行艇静水中的阻力性能较优,进一步增加增升角度对静水阻力性能不利。     

CFD在潜艇操纵性水动力工程预报中的应用研究

潜艇操纵性的设计预报基础是潜艇操纵性水动力的预报.基于潜艇线型几何参数的工程实用预报方法,在潜艇操纵性方案选型和水动力布局优化设计中显得尤为重要.本文探讨CFD在潜艇操纵性水动力预报方面的应用能力和预报精度,并应用七参数线型模型、采用均匀设计试验方法,设计了一个系列28条潜艇主体类水滴型模型,通过数值模型试验和回归分析,提出了潜艇主体操纵性水动力的估算公式,具有良好的应用前景.