单体复合船型半潜体水动力系数的计算

对单体复合船型半潜体首部剖面的水动力系数进行数值计算,采用在粘性流场及势流流场两种不同流场中计算相同剖面水动力系数的研究方法,研究粘性效应对首部半潜体的影响。考虑粘性时,应用Fluent求解器基于RANS方程计算考虑粘性的非定常剖面力,然后采用线性方法将其转化为考虑粘性影响的附加质量和阻尼系数。另一方面,假设流场为势流,基于简单格林函数方法计算相同剖面的不考虑粘性的非定常剖面力,用同样的转化方法得到势流场内的附加质量和阻尼系数。研究结果表明,首部半潜体的粘性影响非常明显。     

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.     

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.     

单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种粘性修正方法

对单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种修正方法进行了比较。分别采用横向流理论方法和RANS方程数值计算方法,计算了单体复合船型的水动力修正系数,应用STF法对舰船的纵向运动进行了预报,并将预报结果和模型试验值进行了比较分析。结果表明,两种方法都能在一定程度上反映组合附体的减摇效果,可用于单体复合船型的运动预报。其中,基于RANS方程数值计算方法预报精度较高,具有良好的工程应用价值。     

内倾干舷单体复合船型运动预报

本文所研究的船型是以某圆舭船型为母型,采用低内倾干舷和后倾穿浪首设计,应用减纵向运动组合附体技术生成的新型单体复合船型。本文对该新型单体复合船型开展运动预报研究,应用RANS方法计算船体水动力系数,研究该船型水动力特性。对该船型进行纵向运动性能预报,将预报结果与模型试验结果进行对比分析。结果表明,本文采用的预报方法能够反映出内倾干舷单体复合船型的水动力特征,预报精度达到工程精度要求。     

浅水中航行船舶的水动力系数

本文利用切片理论数值研究了浅水中前进船舶的水动力系数.为计及水深的影响,采用简单格林函数方法求解剖面水动力系数,提出了满足辐射条件的一种较方便的数值方法.计算了一数学船型的水动力系数,并与有关文献结果比较验证了数值方法的可行性.数值结果显示了水底效应对航行船舶水动力的影响,为进一步研究浅水航行船舶的耐波性提供了基础.     

绿色35,000吨散货船船体线型优化及设计研究

本文针对新一代绿色环保船型研发的需求,在已有性能较为优良的35000吨散货船的基础上,对船体线型作进一步的优化设计。利用势流计算原理及粘性流计算原理分别对船体周围流场特性进行计算分析,结合在船体线型设计方面的经验对原船线型作进一步的改型优化,并通过水池模型快速性试验验证获得了更为优良的船舶线型。经对线型改型优化,既降低了阻力又提高了推进效率,总的节能效果可达9%。说明线型改型优化已取得了较为明显的效果。此外,采用粘性流计算原理进行数值计算应较势流计算原理更为全面合理。特别对原来快速性能已较优良,方形系数CB较大的船型来说,采用粘性流的计算分析法能获得更为合理的结果。     

基于CFD的无压载水船型浅水中岸壁效应数值模拟

基于贯通流系统设计无压载水船型,在保证无压载水化的基础上,分析其操纵性相关的水动力特性,以系列60船型改造后的新船型作为研究对象,基于CFD方法,选用混合网格和SST k-ω湍流模型对船舶浅水航行的岸壁效应问题进行数值模拟,利用粘性流对叠模求解。为验证网格划分和数值方法的合理性,对系列60船型进行数值模拟,将计算结果与他人计算结果进行比较,基本吻合。对新船型进行数值模拟,计算出其在浅水中不同岸壁距离以及不同航速下的阻力、横向力和转艏力矩,与系列60船型的计算结果进行比较,分析结果表明,新船型弱化了浅水中的岸壁效应,优化了水动力性能。     

潜艇操纵性水动力系数预报方法研究

本文基于CFD技术求解RANS方程,数值模拟了SUBOFF模型的拘束模试验,首先数值模拟了SUBOFF模型的斜航实验,获得的粘性类水动力系数与试验值吻合良好,然后数值模拟了SUBOFF模型的PMM试验,计算获得的惯性类水动力系数精度较好,满足工程应用要求,而得到的粘性类水动力系数误差稍大于斜航实验结果,粘性类水动力系数通过数值模拟斜航实验获取可信度更高,该方法可以作为预报分析潜艇操纵性能主要水动力系数的方法。     

船舶有航速辐射问题的新实用数值方法

为解决船舶在波浪中以恒定速度运动的辐射问题,基于势流理论,采用三维瞬时自由面格林函数方法对船舶水动力问题进行求解。提出三维瞬时自由面格林函数波动项的新数值计算方法,并在大时间区域内基于精细积分法对三维瞬时自由面格林函数的波动项进行插值调用,最终提高波动时域格林函数的数值计算精度。对Wigley船型的水动力系数进行数值计算,并将附加质量和阻尼系数的数值计算结果与试验结果和参考文献进行对比,验证新数值计算方法的有效性。     

考虑流体粘性作用的双体船运动和波浪载荷预报

利用源汇分布法计算双体(或多体)剖面的水动力系数,在此基础上,对二维切片理论在双体船的垂向运动和波浪载荷预报上的应用进行了拓展,考虑了流体粘性的作用,比较了不同航速、不同片体间距和片体间水动力相互干扰等因素对运动和载荷预报的影响.算例结果表明,该方法能较好地预报双体船在规则波中的运动响应和波浪载荷.     

大吨位沉船打捞多体系统耦合水动力特性研究

双驳船抬吊法是大吨位沉船打捞中主要采用方法之一。两艘驳船、难船构成的系统具有尺度大、间距小等特点,波浪环境形成复杂水动力耦合效应，基于势流理论，增加人工阻尼修正其粘性影响，利用AQWA软件开展单驳船、两驳船约束其一、两驳船耦合三种状态多体系统水动力数值预报研究，重点分析不同状态下驳船运动响应及波浪载荷，探讨了驳船约束模式、浪向角及周期对驳船水动力影响规律，探明了浪向角与周期对驳船耦合水动力及运动响应不利干扰，对指导沉船打捞多体系统的空间布局与作业海况具有重要意义。     

绕船体粘性自由面流动的数值计算

考虑自由面的船舶粘性流动计算由于其复杂性和对计算机硬伯的较高要求，只是到了最近几年才得到较大发展，而在国内尚属起步阶段。本文使用VOF方法计算了绕Wigley船型的粘性自由面流动，流模式选择了SSTκ-ω模型。计算获得了船体上波形以及船波等值线图，同时考察了三个不同横截面上的流动状况。计算得到的阻力还和发表的试验结果作了对比，结果令人鼓舞。     

人字门启闭力影响分析及Z值选取

目前设计规范未对人字门启闭力计算公式中的闸门前后水压差Z值选取做出明确规定,在计算人字门启闭力时通常会取大值,从而导致工程浪费。对大藤峡船闸人字门水动力与启闭特性进行数值模拟和物理模型试验研究,定量分析启闭力影响因素的效果,以便更科学合理地选取Z值。结果表明,适当增大门底间隙、门龛深度和采用变速启闭运行方式有利于闸门前后水体流动顺畅,在闸门启闭过程中形成的Z值则较小,相应的人字门启闭力也变小。综合考虑人字门启闭运行水动力特性的影响因素,合理选取Z值,可得到比较准确的计算结果,优化启闭机容量。     

高速复合水翼双体船的运动预报(英文)

基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.     

直立圆柱体内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口条件,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,建立了两层流体中内孤立波对直立圆柱体强非线性作用的数值模拟方法.结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且直立圆柱体内孤立波水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合.直立圆柱体内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;对于水平力,其波浪压差力与粘性压差力量级相当,流体粘性的影响显著;对于垂向力,粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略.此外,直立圆柱体对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison公式和傅汝德—克雷洛夫力分别计算其内孤立波水平力和垂向力是可行的.     

超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究

超空泡航行体操舵过程会引起空泡变形,导致航行体流体动力学特性发生变化。为了了解超空泡航行体操舵过程中航行体的动力学特性,文中采用基于欧拉两流体模型的CFD数值模拟方法及动网格技术对超空泡航行体空化器、尾舵操舵过程以及航行体攻角变化过程中的空泡形态及航行体瞬态流体动力特性变化规律进行了研究。研究结果表明空化器操舵过程中空化器升力随偏转角基本呈线性规律变化,对航行体尾部滑行力的影响相对于攻角变化对滑行力的影响为小量;尾舵操舵过程改变了空泡尾部流场,对于航行体尾部滑行力会产生重要影响。     

Motion response prediction by hybrid panel-stick models for a semi-submersible with bracings

A diffraction-radiation analysis is usually required when the hydrodynamic interactions between structural members occur in short waves. For bracings or small cylindrical members, which play important roles in the vicinity of the natural frequency of a floating platform, special care should be taken into account for the effect of viscous damping. Two hybrid panel-stick models are, therefore, developed, through the combination of the standard diffraction-radiation method and the Morison’s formulae, considering the effect of small members differently. The fluid velocity is obtained directly by the panel model. The viscous fluid force is calculated for individual members by the stick model. A semi-submersible type platform with a number of fine cylindrical structures, which is designed as a floating foundation for multiple wind turbines, is analyzed as a numerical example. The results show that viscous force has significant influence on the hydrodynamic behavior of the floating body and can successfully be considered by the proposed hybrid models.     

海上浮简锚泊分析

首先对浮筒锚泊线进行了受力分析,然后在求得锚泊线方程解的基础上给出最短锚泊线和最小锚距的计算方法。提出锚泊线对浮筒的弹簧作用,给出浮筒纵荡方程,为防止共振给出理论依据。     

Vortex-induced vibration of a tension leg platform tendon: Multi-mode limit cycle oscillations

This paper studies the application of mathematical models to analyze the vortex-induced vibrations of the tendons of a given TLP along the Indian coastline, by using an analytical approach, analyzed using MATLAB. The tendon is subjected to a steady current load, which causes vortex-shedding downstream, leading to cross-flow vibrations. The magnitude of the excitation (lift and drag coefficients) depends on the vortex-shedding frequency. The resulting vibration is studied for possible resonant behavior. The excitation force is quantified empirically, the added mass by potential flow hydrodynamics, and the vibration by normal mode summation method. Non-linear viscous damping of the water is considered. The non-linear oscillations are studied by the phase-plane method, investigating the limit-cycle oscillations. The stable/unstable regions of the dynamic behavior are demarcated. The modal contribution to the total deflection is studied to establish the possibility of resonance of one of the wet modes with the vortex-shedding frequency.