水翼复合小水线面双体船低阻特性的数值分析

为了获取高速航行的复合船型的阻力,基于Star-CCM+软件平台,考虑到航行姿态变化的影响,通过求解RANS方程和船体运动方程,采用DFBI的方式实时监控船体受力,在运动稳定后得出船体的航行姿态及阻力。本文选取一定速度范围内的水翼复合小水线面双体船进行数值计算,并和模型试验进行对比,计算结果与试验数据吻合较好,较适合该类船型的阻力估算。     

高速轻型穿浪双体船纵向运动改善措施研究

针对在改善高速轻型穿浪双体船(WPC)迎浪中波长与船长接近时纵向运动幅度较大的缺点,采用了理论计算与模型试验相结合的方法,对250 t级穿浪双体船开展了水翼改善纵向运动的理论和试验研究,分析了水翼形式、尺度和安装位置等对纵向运动的影响规律。数值计算和试验结果的比较表明,计及水翼—船体水动力干扰影响的切片理论可满足WPC加水翼后波浪中纵向运动计算的需要,但在纵向运动响应峰值处数值计算结果偏高。模型试验表明,250 t级WPC加装水翼后,迎浪纵摇和垂荡有义幅值可减少20%～30%。     

水翼增升双体船阻力预报方法研究

本文介绍了作者在对水翼增升双体船的系列船模试验研究的基础上,对水翼和船体的阻力与升力进行了计算与分析,并由此引入了对这种全新船型的阻力计算与预防方法。该方法可以扩展应用至具有相似双体船型参数和不同水翼参数的水翼双体船的阻力预报。     

考虑粘性和航态影响的单体复合船型运动预报

理论与试验研究表明,单体复合船型可以大幅提升舰船耐波性但对其静水阻力影响不大.如何准确预报该船型的运动性能一直是人们关心的问题.文中采用STF法预报深V船型与深V单体复合船型的纵向运动,研究表明,由于传统切片法基于势流理论,无法反映出复合船型组合附体的粘性效应,因此预报结果与试验结果有很大偏差.文中提出采用考虑枯性的CFD软件Fluent计算带有组合附体部分船体剖面的水动力系数,采用RANS方法计算组合附体的升力系数,同时考虑高速时船体航行姿态的影响进行修正.结果表明文中采用的预报方法可以有效提高单体复合船型运动预报精度.     

带自控翼穿浪双体船纵向运动研究

减小穿浪双体船在波浪上的纵向运动对提高其性能具有非常重要的意义。本文在传统固定水翼和尾压浪板的基础上引入自控翼系统,根据切片理论,利用Matlab编程计算穿浪双体船的纵向运动。根据计算和试验结果分析得到水翼的最佳运动控制方式,进而得到穿浪双体船带自控翼时的纵向运动。对比结果表明,自控翼系统可以较大地减小穿浪双体船的纵摇幅值。     

考虑粘性影响的单体复合船型的运动预报

给出一种考虑粘件影响的单体复合船型运动预报的数值方法.基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法计算了带叶半潜体的单体复合船型首部横剖面作微幅振荡时的水动力系数.计算中采用RNG κ-ε湍流模型,用有限体积法对流体域进行离散,网格划分采用分块结构化网格,并结合动网格技术.采用RANS方法计算了复合船型组合附体的升力系数.采用计算所得的水动力修正系数,应用STF切片法和二维半理论预报某一单体复合船型在规则波中的纵向运动响应,结果反应出的复合船型的减摇效果与试验值符合较好.计算结果表明组合附体的粘性效应不可忽略,文中提供的方法可提高这类单体复合船型的运动预报精度.     

高速双体滑行艇加装水翼试验研究

双体滑行水翼艇是一种集双体滑行艇和水翼艇为一体的复合型高速艇,通过双体船增加艇自身横向稳性及其耐波性。在双体滑行艇两片体内侧增设滑行水翼面,在运动过程中,航速达到一定值后,水翼的水动效应为艇体提供一定的升力,使艇体上升,减小艇底湿面积及其阻力,使双体滑行艇阻力大大降低。双体滑行水翼艇兼备了双体滑行艇和水翼艇两者优点,双体滑行水翼艇综合解决了高速艇稳性和快速性问题,使艇的技术性能得到很大的提高。     

预报现代高速排水型船舶阻力性能的新型方尾图谱

本文根据多艘同类方尾船型与阻力实验资料,对原苏联"方尾图谱"进行了重分析,并对其高速范围的阻力进行了修正,并将速度范围由Fr=0.3～0.7扩展到Fr=0.3～1.0,长度排水量系数ψ由7.0～8.5扩展到5.0～10.重分析后新的方尾图谱可用于高速双体船的阻力估算.同时将新方尾图谱与高恩螺旋桨图谱的数据均转换成电子图表数据,直接应用Microsoft Excel进行现代高速(单体或双体)船舶的快速性计算.根据输入的主尺度和船型系数,自动对新方尾图谱的电子阻力数据进行查值和主要影响系数的修正计算,粘性影响修正与粘性阻力计算,以及确定高速单体船或高速双体船的总阻力与有效功率曲线.实际算例与船模试验结果比较表明,本方法便于进行不同尺度方案的阻力性能比较,是一种实用、高效、灵活、便捷与可靠的计算方法.     

深V单体复合船型纵向运动性能研究

针对提出的深V单体复合船型从理论预报与模型试验研究其纵向运动性能.理论预报采用STF法,在水动力计算中加入粘性与航态修正;在船模拖曳水池进行耐波性试验.理论计算与模型试验结果表明:考虑粘性与航态修正的STF法能够较好地预报深V单体复合船型的纵向运动性能,满足工程精度要求;深V船型耐波性比常规圆舭船型较优,加装减纵摇组合附体后其纵向运动性能进一步得到大幅提高.     

水翼复合小水线面双体船阻力性能和翼航姿态计算

分析了水翼复合小水线面双体船(HYSWATH)的阻力变化规律,给出此船型各阻力成分的计算公式,并在此基础上讨论HYSWATH处于翼航状态时吃水和纵倾角的计算,形成了一套较完善的HYSWATH翼航状态阻力计算方法.该计算方法可作为初步设计阶段估算阻力和主机功率之用.     

水翼涡激振动的数值模拟研究

对二维水翼结构进行流固耦合运动分析,利用大涡模拟方法计算高雷诺数下水翼绕流场,流场力作用于二自由度刚体上导致周期性的垂荡和转动,龙格库塔法求解刚体水翼的运动方程,位移参数作为下一时间步流场计算的边界条件,具体通过编译自定义函数控制刚体运动和流场网格变化。探讨了初始攻角、刚心位置以及来流速度对水翼振动的影响,发现在来流速度增大至某一数值时水翼发生了颤振现象,并在时域与频域上对颤振的发生机理进行深入探讨。     

近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算.以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果.以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合.本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真.     

双体水翼船模型试验研究

介绍了由作者设计的双体水翼船和船模试验研究情况。试验中，对船模的一些主要要素进行了变化，得出了它们对船模和影响的一些规律。     

布置方案对近海小型无人监测船波浪运动的影响

以一艘近海小型双体无人监测船为例,建立该双体无人监测船模型,通过使用基于平面势流理论的二维切片法,对无人监测船在不同布置方案下的运动响应情况进行计算分析,得出布置方案与无人监测船运动响应间的关系。研究结果表明:吃水深度、惯性矩对小型无人监测船在波浪中的运动性能影响明显,应在一定范围内酌情进行选取;重心高度对小型无人监测船在波浪中的运动性能影响不大,设计时应主要从稳性方面进行考虑。     

Development of a single-handed hydrofoil sailing catamaran

A new, high-speed, recreational dinghy has been developed. It is a catamaran with submerged hydrofoils, which allow the crew to control the trim and heel balances. The two hulls are allowed to rotate about a main beam. The hydrofoils, which are attached below each hull, change the angle of attack independently, and the difference between the lift forces acting on each hydrofoil makes the catamaran stable. The stability of the boat is examined by numerical calculations and one-third scale model tests. Received: September 14, 2000 / Accepted: July 3, 2001     

关于浅水影响及其改善技术

通过浅水船型试验研究实例讨论浅水影响问题,强调内边界条件对船舶浅水性能的影响,并通过一例双体船的试验研究提出通过加装尾后水翼改善船舶浅水性能的技术方案。     

水翼对斜浪的运动响应

水翼船实船使用表明,在斜浪作用下,“全浸式”水翼船的运动性能明显优于传统的“割划式”水翼船。根据这种现象,结合一型川江水翼客船的设计需要,针对上述两种水翼型式进行了实船调研、理论分析与计算、模型试验等大量研究工作。阐述了其主要研究结果,以供水翼船研究设计参考。     

Improving longitudinal motion prediction of hybrid monohulls with the viscous effect

A new method improves prediction of the motion of a hybrid monohull in regular waves. Stem section hydrodynamic coefficients of a hybrid monohull with harmonic oscillation were computed using the Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations (RANSE). The governing equations were solved using the finite volume method. The VOF method was used for free surface treatment, and RNGК-ε turbulence model was employed in viscous flow calculation. The whole computational domain was divided into many blocks each with structured grids, and the dynamic process was treated with moving grids. Using a 2-D strip method and 2.5D theory with the correction hydrodynamic coefficients allows consideration of the viscous effect when predicting longitudinal motion of a hybrid monohull in regular waves. The method is effective at predicting motion of a hybrid monohull, showing that the viscous effect on a semi-submerged body cannot be ignored.     

自控水翼阻流助升超高速双体船设计研究

论文以一艘新型30m级自控水翼阻流助升超高速双体船的设计为实例,集中讨论其技术特点以及对该船型所进行实船设计的情况,通过对一些主要型船参数进行的综合比较,显示出该船型优越的水动力性能.该船型可广泛应用于沿海海域.