对肥大船估算形状因子实用方法的探讨

为了检验实验确定及经验公式估算形状因子方法的实用性,对长度分别为2.47~m、3.23~m及4.04~m的三艘几何相似的“西湖号”油轮船模系列阻力试验结果作了计算分析。计算结果表明: 以实验为基础的Prohaska方法及15 th I.T.T.C.推荐的修正的Prohaska方法是目前比较实用而又简便的估算形状因子的方法。但是在无试验资料情况下,也可选用适当的经验公式估算形状因子。     

肥大船形状因子的估算

用五万吨级油轮“西湖”号的三艘几何相似船模的阻力试验结果,分析比较了第13届和第15届I.T.T.C推荐的由试验结果确定形状因子的Prohaska方法和修订的Prohaska方法,分析结果表明后者较为满意。用几何相似船模试验结果分析了F_n数的指数,当F_n范围取0.12～0.20时,指数在6.7～10.34间,当F_n=0.12～0.18时,指数在5.23～12.39间。用本所NO.1水池已有93艘肥大船模型试验资料分析了已有各家估算形状因子的经验公式,发现因各家水池测量系统精度和所用船型线型特征不同,故估算结果精度各异,必须用本水池的资料来建立自已的经验公式,以供应用。经过试验分析,推荐了一个有六个参数的公式作为我所使用的公式, 即: K=91.20C_B~(8.7)C_M~(66.72)/(L/B)~(1.99)(B/T)~(0.847)(B/L_R)~(0.964)LCB~(0.122)     

基于船舶兴波能量守恒的形状因子算法

为了拓展传统的根据船模阻力试验数据确定形状因子计算方法的适用测量速度范围,文章提出了基于船舶兴波能量守恒的形状因子计算方法。该算法以兴波阻力系数的理论近似表达式取代ITTC（1978）方法的兴波阻力系数近似表达式,采用梯度下降最优算法对船模阻力试验数据进行数值拟合计算求得形状因子。以4250 TEU集装箱船作为算例,将文中算法同传统的普鲁哈斯卡法和ITTC（1978）方法的计算结果进行了比较,验证了该算法的合理性和精确性。     

形状阻力及尺度效应

各船模试验池所试验出来的结果,往往不能完全相同,其原因之一是水池尺度和船模大小不同,因此有不同的池底池壁干扰程度和船模尺度效应。从船模试验的结果换算至另一尺度的船模,往往有一差额,其原因之一是换算的方法尚不够精密准确。本文讨论了这二个问题。着重说明形状阻力的组成和其求得的方法。用8组几何相似形船模进行分析,观察其形状阻力和尺度的效应。用了二个平板摩擦阻力公式,即帕兰脱——许立去丁和第8届国际船模试验所所长会议议决的公式,分别计算,以视其有无差异。从这些相似船模组系的分析,形状阻力是否是平板摩擦阻力的一个固定百分比,还是一个与雷氏数值无关的固定常数,殊难定论,亦即在现阶段仍用弗罗特的计算方法,把状形阻力纳入剩余阻力中来处理是合理的。不论用形状阻力因数k 为一个正数或为零,从一组相似船摸中的一个船模试验结果换算至男一个尺度相差3—4公尺的船模,其阻力数据相差达3—4%左右。     

拖曳水池船模阻力试验不确定度分析

为了提高拖曳水池船模试验精度和便于相互交流与比较,第22届和23届国际船模试验池会议(ITTC)都推荐世界各国水池在给出试验结果的同时,也给出试验结果的不确定度.文中给出一艘玻璃钢标准船模在江苏科技大学拖曳水池进行重复阻力试验的情况,采用了ITTC建议的不确定度估计方法,对该船模的船型因子(1+K)、湿面积(S)、傅汝德数(Fr)进行了不确定度分析,给出了分析结果.并且计算出在试验速度下各阻力系数Ci的偏差限、精度限和总不确定度,对试验结果进行了综合分析.     

系列60Cb=0.60船模的总阻力、波型阻力及尾流阻力测量的试验结果(英文)

SSSRI作为ITTC的成员单位参加了ITTC阻力委员会发起的合作试验计划之工作,在SSSRI的2号水池中对系列60Cb=0.60的4条几何相似木质船模作了试验。4条船模的长分别是1.8、3.0、3.84及6.10米。对总阻力及波型测量其富氏数的范围是0.22—0.36,每条船模测了15个点。完整的尾流测量由于耗时太多,只对3.84米船模进行了测试,其富氏数范围为0.22—0.34,共计7个点,另外,对3.0米船模在Fn=0.22、0.26、0.30以及对6.10米船模在Fn-0.22、0.26时补充作了尾流测量,总阻力与两个阻力分量之间的符合程序是合理的,不同尺度船模的波型阻力之间出现了明显的不同,并对可能产生此情况的原因作了讨论。     

单桨船实船和船模的相关分析

本文根据第十五届国际船模试验池会议推荐的“1978 ITTC单桨船的性能预估方法”,对我国七艘13,000～25,000吨级单桨货船的试航资料和交大船模试验池相应的自航试验结果进行了重新分析。所得相关数据,可供今后预估实船性能参考之用。     

应用“1978 ITTC性能预报方法”进行实船-模型相关分析

本文按照第十五届、十六届国际水池会议的建议,应用“1978ITTC性能预报方法”对22艘单桨海洋船进行了实船——模型的相关分析,全部实船试验数据均符合第十四届水池会议有关规定。分析中对实船数据进行了水温和浅水影响修正。对船模试验数据进行了排水量和转速修正。分析结果给出了可供同类海洋船舶功率与转速预估的C_PC_N数值。分析表明1978 ITTC单桨船舶性能预报方法适用于低速丰满船,适用于高度船。分析还表明第十六届ITTC性能委员会推荐的等功率转速估算法是合理的。     

通航小尺度船模相似性问题

通航小尺度船模在港口及内河通航模拟研究中得到了广泛的应用，而相似问题是小尺度船模研究的重要环节。文中对通航小尺度船模几何相似、水动力相似、驾驶视角相似、时间比尺问题特别是操纵性尺度效应及修正办法进行了分析探讨，还对在港口及枢纽口门区等有限水域中船模试验应注意的几个问题及试验方法等方面的问题进行了讨论。     

基于自由自航模回转试验的不确定度分析

为评定船舶操纵性试验结果的可信度,基于ITTC 7.5-02-06-05的指导意见,对船模回转试验的不确定度进行分析。基于自由自航模回转试验方法,对某型船进行重复性试验,获取试验相关的不确定度。数据分析结果表明,在置信区间为95%、置信因子为2的条件下,船模试验回转直径的不确定度为4.9%,结果可信,具有一定的工程应用参考价值。     

“系列60”C_B=0.6几何相似6米船模波型分析结果

通过与国外水池同类船模所给出的波型分析结果之比较,考察本水池(CSSRC-01水池)波型测量的精度。根据十五届 ITTC 阻力委员会的建议,本类船型的波型分析结果可以作为标准试验状态的数据,以资评价兴波阻力计算方法之用。试验使用6米木质船模,距首柱1/(20)站处装有直径为1毫米之激流丝,在波型测量的同时也进行了船模总阻力及开沉的测量。波型测量使用电容式及超声波式两种探头,采用     

几何相似模型推进性能的尺度效应及相关分析

本文通过五艘几何相似船模的常规阻力试验、螺旋桨模型敞水试验、自航试验以及其中三艘船模的伴流场测量,分析研究了五艘船模的阻力、螺旋桨敞水性能及自航要素间的尺度效应问题。探讨了自航要素尺度效应的缘由。取得了伴流分布尺度效应较满意的结果。并用各种相关方法同相应的实船试航资料进行相关分析,明确了采用不同相关方法对阻力及各自航要素的影响。     

水深对船体形状因子的影响

为测量浅水对船模阻力换算中使用的船体形状因子的影响,我们在拖曳水池中进行了一系列船模试验。对7艘方形系数系列变化的模型进行了测量,它们分别代表从巡逻艇到油船等各种各样的船型。试验结果表明:形状因子值的确定与水深有关。本文给出了形状因子与吃水/水深比的经验公式。     

船模伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响

介绍Hoekstra船模伴流修正方法、伴流模拟方法及螺旋桨激振力测量的试验过程。以第16届ITTC推荐的Sydney Express桨为研究对象，在上海船舶运输科学研究所空泡实验室用网格方法模拟船舶艉部流场，通过布置在桨模上方相应位置平板上的5个传感器进行了脉动压力测量。比较螺旋桨在船模伴流场和使用Hoekstra法换算得到的实船伴流场中工作时激振力的预报值及桨模空泡形态，并与实桨对比，就伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响作了探讨。     

15万t油船模型尺度效应试验研究

本文通过4m和6m长两艘船模试验，探讨了大型油船模型的尺度效应。试验分析结果表明，具有大方形系数的大型油船，阻力宜采用三因次方法换算以减少模型尺度效应影响。对于自航因子，除了伴流W存在尺度效应外，相对旋转效率ηR的尺度效应亦较明显，应予以修正。若采用1978ITTC单桨实船性能预估方法加上对ηR尺度效应的修正，则从不同尺度模型试验预估的实船性能，其结果比较一致。     

船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟

结合已有的耐波性研究成果,在基于粘性流理论,运用CFD方法成功构建长峰不规则波数值波浪水池的基础上,选择国际船模试验水池会议(ITTC)推荐瘦削型标准船模DTMB 5512作为试验对象,对船舶在长峰不规则波中纵向运动进行数值模拟,将数值模拟结果与势流理论计算结果进行比对,效果良好。     

通航船模试验方法及其在工程中的应用

通航船模航行试验的优点是实际航道实船航行试验无法比拟的,但要使模有较精确地表征实际航道实船航行试验的特性,就必须对模型试验中可能产生的误差进行分析并找出修正误差的方法。本文首先推导出船舶运动的方程和操纵性指数Ｋ′,Ｔ′,然后引入船模与实船之间的相似理论,分析指出船模与实船的操纵性由于尺度影响而不相似,即存在尺度效应,接着介绍几种尺度效应的修正方法,最后以配合水工模型的通航船模航行试验的几个实例验证     

拖曳水池船模阻力校准技术研究

以国内某拖曳水池船模阻力校准为应用示范,提出拖曳水池船模阻力精确校准方法。首先,研究建立阻力标准模型,并将国际拖曳水池会议(ITTC)介绍的重复性试验拓展至不等精度的多组试验,以加权算术平均值作为测量结果的最佳估计,确定精确的船模阻力基准数据。其次,开展船模阻力总阻力系数不确定度的分析,并结合二因次换算法,提出基于"测量不确定度表示指南"(GUM)的总阻力系数不确定度评估方法。最后,利用与国内水池船模阻力的比对而获取修正值,实现船模阻力参量的校准;同时,开展国际比对,进一步验证了拖曳水池船模阻力精确校准方法的可操作性和合理性。     

内河船舶的浅水阻力计算

本文提供了一种估算内河船舶浅水阻力的方法。根据184条船模浅水阻力曲线及部分相应的深水阻力曲线,计算了经济航速、临界航速和不同航速下的兴波阻力系数。应用经修正的Prohaska方法计算了深、浅水形状因子。将上述这些量视为H/T、L/B、B/T和C_B的幂函数方程,应用回归分析确定其指数值。利用求得的回归公式即可进行深、浅水阻力计算,协助选择优良船型,进行主尺度分析,选配经济航速以提高营运经济性。本方法具有计算简便、适应范围广、计算精度高等优点。     

变态船模与实船操纵性能的相似性研究

依据相似理论导了变态船模试验相似准则,并通过变态船模试验初步探讨了变态船模操纵性能的变化规律与实船操纵性能的相似性问题。进行本研究的目的是,建立一套运用变态船模结合变态水工模研究通航条件问题的方法和手段,拓展变态模型的应用领域。