船舶纵倾优化节能策略

为研究船舶纵倾优化节能策略,应对能源、环境问题和低迷的航运市场,实现节能减排,以船舶纵倾优化技术为研究对象,通过分析优化原理和优化方法,提出采取经济航速、合理设定船舶纵倾角度、在优化状态下合理操船等措施船舶纵倾优化节能策略。     

船舶纵倾优化节能技术

为了应对航运市场低迷及降本增效,以船舶节油为重点来降低营运成本,在权衡各种节能技术措施的基础上,优选了船舶纵倾优化节能技术,具有实施容易、初始投资低、操作便利的优点。研究了船舶纵倾优化方法及实施方案,提出了船舶与岸基相配合实现船舶纵倾优化节能的重要性和对策。应用结果表明,船岸双方共同实现船舶最佳纵倾,每年可节省(1-2)%的燃油消耗。     

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。     

纵倾优化技术在配载仪软件中的实现

纵倾优化技术是提高船舶运营效益,降低航行能耗的新兴技术。配载仪是作为评估船舶安全性的关键设备,如何在现有的配载系统中融入纵倾优化技术是文章研究的主要内容。文中结合某液化石油气船配载仪的研制任务,在拥有自主知识产权的配载仪软件中新增纵倾优化功能模块,以此达到节能的效果。该模块通过结合计算流体力学的仿真分析或者来自于船模试验的数据,采用双线性插值算法找寻指定航速与吃水条件下的最优纵倾。     

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。     

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。     

基于连续图谱的船舶吃水及纵倾优化

为解决船舶压载工况下的配载吃水和纵倾优化问题,对船舶压载工况的营运特点进行分析,给出考虑船舶吃水、纵倾、航速及主机功率等因素的多目标问题优化模型;针对大量离散试验和计算数据难以有效分析及优化求解的问题,提出基于空间二元拉格朗日插值算法的吃水、纵倾、主机功率三维连续图谱构建方法,并选取一艘典型散货船,通过图谱优化计算输出其最佳工况参数;最后通过实船海试验证该研究的有效性和实用性。     

基于CFD的海工支持船纵倾优化

海洋工程支持船(OSV)因其船型特点,以一定航速航行时姿态较静止时的浮态会发生变化,进而会影响船舶的阻力。为减小船舶阻力,纵倾优化是一种非常有效的手段。首先运用CFD手段,通过对y+、湍流模型及网格依赖性等方面的研究,建立了适用于该类船型阻力计算的数值方法。在此基础上,对两型尺度相近,但不同线型的OSV进行了纵倾优化,数值模拟的结果发现纵倾优化在不同船型、不同线型、不同航速下而呈现不同的特点,为船舶实际运营中提供了指导。     

纵倾优化下的船舶能效数值模型

通过Fluent数值计算和Simulink建模仿真的方法,建立船舶的CFD计算模型及能确定转速(n)-航速(V_s)-船舶能效营运指数(EEOI)间对应关系的船舶能效准稳态仿真模型,进而分析不同工况下纵倾变化对船舶营运能效的影响。以定转速航行模式的46000t油轮为目标船,经模型的计算和船模试验的验证,发现适当纵倾可提高目标船的营运能效。结合相关海事公约法规,计算目标船的最佳纵倾在艉倾2.61m处,可降低EEOI达0.8%。     

一种船舶吃水差的精确计算方法

此文通过分析纵倾状态下船舶吃水差传统计算方法中的误差，提出了一种适合于纵倾，特别是在较大纵倾状态下船舶吃水差的精确计算方法，该方法通常可以在具备一定船舶资料的条件下采用，也可以在船舶装载软件的设计中采用。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究（英文）

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

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.     

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。     

大型船舶在限制性航道航行时的航行阻力及减阻对策

为使大型船舶在限制性航道航行时达到较为理想的节能减排效果,根据船舶在航道中的水动力水池试验与数值模拟试验结果,结合船舶在限制性航道的水动力特点,分析船舶航行阻力的成因和分类,提出降低船体表面粗糙度、采用合理航速、采用纵倾优化技术等易于施行的减阻对策。     

“门”字型货船最佳纵倾试验研究

正确地调整船舶航行时的纵倾是一项有效的节能措施,特别对载重量变化频繁的杂货船及带球首的船尤为重要。 上海船研所于1982年开始,对“门”字型货船进行了调整纵倾试验研究。通过变四种排水量、每种排水量各变五个纵倾状态的阻力、自航试验结果的分析,可以看出,对每一种排水量、每一个航速都存在一个最佳纵倾状态,其节能效果相当显著。 本文分析了吃水及纵倾变化对船舶阻力和自航要素的影响。通过对最佳纵倾与常用纵倾装载航行的营运经济进行分析比较可知,在最佳纵倾航行时平均每天可节油2.55 t左右。     

“门”字型货船的最佳纵倾节能技术研究

本文为以“门”字型货船进行最佳纵倾节能技术研究的结果。简要分析了最佳纵倾节能的原理,介绍了此项技术的研究方法和步骤,对最佳纵倾曲线图表的绘制及使用作了简要说明。研究和计算的结果表明,纵倾航行时的稳性及强度在实用纵倾范围内都是允许的。“益门”轮的实船调整纵倾试验结果与模型试验结果基本一致,这说明,由模型试验结果绘制的最佳纵倾曲线图表可以作为船员采用最佳纵倾节能配载的依据。此项节能技术可在所有“门”字型船舶上推广。     

基于2008年完整稳性规则的船舶纵倾稳性校核

基于《2008年IS规则》提出的校核船舶稳性时需考虑船舶纵倾状态影响的要求,通过对比新旧规则船舶稳性的校核方法,阐述新规则生效后船舶稳性校核方法上的变化,利用新规则进行了实船计算,结果验证了船舶纵倾对船舶稳性的影响不容忽视。规则的该项变化对船舶安全至关重要,需引起航运界的重视。     

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。