大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

在船速较低的肥大型船舶上，安装球鼻艏会在很大程度上降低船舶受到的阻力，球艏对艏部型线有缓和的作用,使船舶艏部水流发生改变,减少艏底漩涡,从而降低形状阻力，进而改善船舶的水动力性能。根据设计的10万吨级半潜船船型的船模静水阻力试验情况，该船舶船首由直立型改为球鼻艏型式，通过对原型和改进后的船型的阻力试验结果进行对比，检验了新船型的减阻性能，同时对船尾伴流场进行了研究，发现船首形状改变对尾部半流场影响不大     

基于多种组合优化算法外形优化设计

针对船型特征参数和特征参数曲线对船体阻力性能的影响,首先利用CAESES软件建立完全参数化船体模型,并用FINE/Marine软件进行水动力性能计算,并与试验结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。对船型进行优化时,以设计航速2.02 m/s下的总阻力为优化目标,利用2种组合优化算法进行分析,发现第1种Sobol算法和NSGA-II算法组合优化算法具有优势。船型优化后球鼻首发生了显著变化,球鼻首变为抬首型球鼻首,其中,球鼻首的长度和宽度变化对船体阻力影响不大,基本上可以忽略。在设计航速下,优化后的总阻力减少14.89%,摩擦阻力减少0.43%,剩余阻力减少36.9%。     

一种实用船型设计方法

介绍船型设计中对兴波阻力影响最大的两个因素--横剖面面积曲线和球鼻首的设计方法.20年间,结合实用船型的特点,采用该方法研发出一种对中高速船行之有效的船型设计程序,并先后对四种具有完全不同尾型的实用船型进行优化设计,即1984年完成的球首长轴套新船型、1988年完成的球首蜗尾新船型、1992年完成的球首双尾新船型、2002年完成的球首常规尾沿海客滚船新船型,都取得了良好的消波、减阻与节能效果.在设计航速下,与各自的对比船型相比较,四种新船型均大幅度减小兴波阻力,减小剩余阻力20%以上,节省有效功率分别为16.2%、5.5%、5.8%、10.3%.     

2200箱集装箱船球鼻首优化

航运业的发展必然伴随着能源的大量消耗,船舶节能减排迫在眉睫,球鼻首型线设计对船舶的节能减排、发展绿色船舶技术意义重大。以2 200箱集装箱船为研究对象,使用CAESES软件对球鼻首部分进行参数化建模,对比参数化前后船体模型的静水力数据,以确保球鼻首参数化之后模型的精确度,集成SHIPFLOW软件,以兴波阻力为目标函数,使用遗传算法对球鼻首参数化之后的船型进行阻力性能优化。结果显示,该船型在设计航速19 kn下进行优化之后,兴波阻力降低了4.137%,总阻力也得到改善,优化之后的船型在低速15 kn时阻力也相对有很大降低。     

由波形分析改进长江客货船船型

本文基于线性兴波理论,采用波形分析法,对长江中、上游典型客货船“东38”型进行实船改型研究。在与该型同一主尺度系数的条件下,运用船型可分法的设计思想设计出928船型,并安装了首球鼻以降低其波形阻力。提出了根据实测波幅谱概估球鼻最佳尺度以及球鼻重心纵向位置移动对波形阻力影响的方法。 新设计的球首长尾轴套船型——928-Ⅲ型,球鼻前端完全不突出首垂线外,船后体的推进轴设计成用两个大型长轴套作支撑。在同一设计航速(Fr=0.282) 下,它比“东38”型降低总阻力17.5％,兴波阻力37％,波形阻力32％;提高推进效率20％,节省功率22～27％左右。     

节能渔船的船型研究

本文介绍几种渔船尾型(即常规型、球尾型及与低转速大直径螺旋桨相匹配的隧道船型)及其模型对比试验的研究结果。根据阻力、推进、耐波性的试验表明,球尾船型和球首球尾船型对减少阻力、提高推进效率、改善耐波性等都是 十分有益的。文中还简要地说明了球尾船型的设计特点及方法。     

5万吨级灵便型散货船设计及船型研究

介绍了5万吨级灵便型散货船在国际航运市场的需求情况和该船的主尺度分析、船体设计以及航运经济性等。重点介绍了船体线型优化设计;设计两个球首和两个球尾线型,形成三个船型方案,通过船模试验结果,分析比较了首尾线型变化对船舶快速性各项因子的影响。与国际上同类船航运经济性比较结果证明,该船型快速性指标先进,设计合理,是经济高效的船舶。     

基于CFD技术的6000DWT渔业运输船设计研究

舟山万达船舶设计有限公司最近在设计一艘6 000 DWT渔业运输船时,采用了CFD技术辅助设计。首先对母型船的球鼻艏进行了型线优化,得到阻力最小船型。然后对得到的优化船型进行了一系列的水动力性能数值计算,包括阻力预报、螺旋桨敞水计算和自航因子预报。对数值结果和试验进行了对比,结果显示吻合较好。     

高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计

[目的]为满足某特殊用途舰船的功能需求,需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响,对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。[方法]采用逐步趋近分析方法,对该船型及附体进行多方案对比分析,利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型,并通过模型试验进行验证。[结果]结果表明,最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。[结论]在相同计算条件下,数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别,所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。     

球首蜗尾节能新船型

本文以目前航行于长江下游的优秀大班船东方红11型(简称为东11型)作为改进对象,设计球首蜗尾新船型。在保持东11型主尺度主机不变的条件下,两船型按同一缩尺比制成同长度、同宽度、同吃水,同排水量的船模进行对比试验。试验结果表明:球首蜗尾新船型比东11型降低波形阻力30％以上,提高推进效率20％左右,节省功率22～32％。桨前具有强而均匀的预旋流,有较高而均匀的轴向与周向伴流,因而有较高的船身效率和较低的激振力。球首前缘不超出船首垂线,不影响船舶航行与离靠码头的性能。总之,球首蜗尾船型是一种消波节能效果显著,很有发展前途的新船型。     

中型公务船艏部型线设计分析探讨

为了在新开发公务船中进行型线优化设计,对两条实船的四种型线裸体船模试验结果进行了分析对比,证实对于方形系数在0.50以下的船型,当Fn为0.40附近时,设球鼻艏增加了有效马力;但在Fn处于0.32～0.35区间时,由于形成有利干扰兴波阻力下降,设倒水滴形球鼻艏能减少有效马力约3％～6％.     

隐形球首在豪华邮轮上的应用研究

在邮轮行业的快速发展中,近年来逐渐出现了一种新型的附带隐形球首的垂直船首。为了研究隐形球首出现的原因,本文分别建立了带有常规球首和隐形球首的船型,使用STAR-CCM+对常规球首和隐形球首的船型进行水动力计算。在此基础上,绘制了2种船型的航速-阻力曲线图,分析了2种船型的快速性。研究表明,本文建立的隐形球首船型兴波阻力更小,整体快速性表现良好,且该船型仍有一定的设计和优化空间。     

浅吃水肥大船型的研究

本文用船形可分原理研究浅吃水肥大船的线型。首先用阻力试验对船首进流段的八个方案进行选择,然后以最佳进流段方案 SM 147为固定前体,再对七个去流段方案用阻力、自航、伴流试验作出全面衡准,最后得到的 SM 557单桨水滴形球尾的去流段性能最好。所选的许多方案是国内造船同行筛选过的优秀母型,其中进流段方案包括优秀常规首、折角型球首、优秀实船的小球首、球首等;去流段方案包括优秀常规尾、高球尾、低球尾、斜锥形球尾、水滴形球尾、不对称单尾和优秀双尾鳍等。以 SM 147为进流段,SM 557为去流段组成的船型特别适合于 L/B=5.65,B/T=3.4,C_B=0.82左右的浅吃水肥大型船。本方案基于优秀肥大型船仿射变换而得,可对其他肥大型船和浅吃水肥大型船有重要的参考价值。     

渔船球鼻艏参数优化研究

优化球鼻艏形状可以改善船舶阻力性能.本文以阻力最小为目标,提出了一种渔船球艏优化方法.首先对渔船球鼻艏进行参数化建模,以球鼻艏的设计参数作为设计变量,利用敏感性分析方法结合CFD技术对设计变量进行灵敏度分析,甄别出对阻力性能变化最为敏感的若干设计变量;然后,使用穷举搜索法对样本空间进行采样,并通过CFD技术进行阻力预报;最后建立阻力系数与设计变量之间的替代模型,利用遗传算法优化渔船性能,获得阻力最优对应的球艏形状.研究表明,在设计工况,采用该方法优化后的船型较初始船型总阻力降低2.68％.     

基于CAD与CFD的穿梭艇局部船型特征分析

穿梭艇船型是一种针对恶劣航行条件下的高速船艇需求提出的,具有内倾式船首的、单体、高速、穿浪、排水型船。论文基于CAD和CFD技术,对影响穿梭艇在静水中阻力和兴波性能的首尾部若干局部船型特征进行了对比分析,揭示了不同船型特征下的穿梭艇性能特性间的差异,为以后相关船型的设计开发提供了有益的参考。     

基于CFD的船舶球首型线自动优化

在满足排水量及航速要求情况下设计出性能优良的船体型线,降低船体阻力、节能降耗是造船界一直所追求的目标。船舶球首的大小、位置和形状对船体兴波影响非常大,因此文章通过船型参数化融合方法,生成一系列球首型线,并以兴波阻力最小为目标,采用遗传算法实现球首型线的自动优化。将上述方法应用于某集装箱船球首型线的自动优化,并进行船舶静水阻力实验,实验表明优化船型在设计航速附近总阻力降低明显,说明文中采用的基于CFD船型自动优化方法是可行的。     

单桨货船的球鼻首阻力试验及其分析

本文对两艘方形系数为0.67左右的单桨货船加装球鼻的阻力试验结果进行了分析。通过对船模阻力的分解,认为这类船的形状阻力成分占总阻力的百分率与兴波阻力成分相当,由此提出了球鼻首设计的依据。根据近30个球鼻在不同装载状态时的试验结果,归纳出一个相应的边界速度公式,以此作为鉴别球鼻效果的准则。文中还对影响球鼻效果的各特征参数作了分析,得出这类球界主要参数的参考值。     

参数化方法的中型豪华游船特殊球艏线型优化

以一艘中型豪华游船为例,在分析豪华游船船型特点的基础上,对其球鼻艏线型进行了优化.优化过程中采用参数方法生成了一系列球鼻艏线型,通过CFD方法对其兴波阻力和总阻力进行评估分析,并通过灵敏度分析得到对阻力影响最为显著的参数,获得了阻力性能较好的球鼻艏线型方案.最后通过模型试验对优化线型进行了模型试验验证,试验结果表明文中优化的线型具有良好阻力性能,为进一步开展豪华游船线型设计提供良好的技术参考.     

某改型低速船模型阻力试验

论文介绍了某改型低速船模型在拖曳水池中进行的静水阻力试验情况。为了减少船舶阻力,改进船型,该船舶船首由倾斜式改为球鼻首形式。通过试验,检验了新型船的减阻效果,并估算了实船的有效功率,为该船的总体设计提供了依据。     

基于CFD和伴流场优化的肥大型船球鼻艏数值选型研究

在某肥大型船母型船的基础上设计了几种球鼻艏外形方案,基于CFD技术预报了母性船桨盘面处的伴流分布,通过与试验结果的对比分析,检验了数值预报方法的适用性,在此基础上采用该方法预报了不同球鼻艏方案的桨盘面处的轴向伴流,并使用WOF方法来衡量不同球鼻艏方案对应的轴向伴流均匀情况,通过对比分析得到一种伴流分布相对较好的球鼻艏方案.