穿浪双体船兴波阻力研究

对穿浪双体船（WavePiereingCatamaran,简称WPC）兴波阻力理论计算方法进行了研究,在此基础上对一艘穿浪双体船模型的兴波阻力进行了理论计算,并将理论计算结果与模型试验结果、25°系列阻力图谱计算结果进行比较,探讨了片体修长系数、片体间距对WPC兴波阻力影响的规律。     

双体船兴波阻力数值计算及兴波干扰研究

本文基于Noblesse新细长船理论,编制了Matlab兴波阻力数值计算程序。对双体Wigley船型进行了计算,并将船模阻力实验值与计算结果对比,验证程序的可靠性。同时,计算了一艘实际双体船,给出了该船在设计航速下出现有利干扰的片体间距范围,为该船的设计提供一定的理论依据。     

关于双体船的操纵性

本文用理论一试验方法定性地讨论了双体船的操纵性。对二元双板用水电比拟方法断了附连质量的测定和在风洞中进行了阻力试验。应用了这些试验结果以及环流—分离短翼理论导出了双体船水动力特性的表示式。通过实例计算后作出如下经论:1.双体船片体间距愈小,航向稳定性愈差,进距愈小。这个结论的适用范围包括了宽度为双体船片体两倍的单体船情况,此时单体船看作是片体间距为零的双体船。2.片体间距对双体船回转性的影响极不显著,但宽度为片体两倍的单体船之回转性远比相应的双体船好。     

基于阻力分析的穿浪双体船船型设计及优化

针对双体船片体间存在阻力干扰的问题,以某穿浪双体船(WPC)为参考船型,通过运用某商业船舶设计分析软件建立船体模型,得出阻力及片体干扰变化规律。结果表明,在傅汝德数Fr=[0.5,0.6]存在临界区,此时阻力最大干扰严重,且随着片体长宽比L/b和片体间距比k/b的增大,阻力峰值降低并前移;随着Fr的增大,干扰减小,且L/b和k/b的改变对减少阻力意义不大。     

高速双体船阻力特征及其应用

双体船的阻力特点是片体波系间相互有干扰。当处于有利干扰时，双体船的阻力小于两个单独片体的阻力之和。干扰的实质是片体间波系的横渡干扰。作者根据三种不同横剖面形状的高速双体船在不同间距比和排水量长度系数下的阻力试验资料，分析船型、间距比、排水量长度系数对阻力的影响，得到高速双体船的有利干扰起始点Fr0和片体间流动阻塞时的FrR0根据本文推荐的Fr0和FrR计算公式，可以选择恰当的航速、间距比和排水量长度系数以满足Fr0＜Fr＜FrR，使高速双体船处于低阻的有利干扰状态。     

双体船阻力的尾流波型测量和理论计算

本文首先以力的观点和能量耗散观点将双体船阻力进行划分,然后采用微叶轮船模粘性阻力自动化测试系统和船波自动测试系统,对各阻力成份随片体间距和速度变化而变化的规律进行研究,同时将基于线性波理论的双体船波型阻力的理论计算值与双体船波型阻力的测试值进行详细的比较,探讨线性波理论和适用性。     

穿浪双体船片体间距优化

实现了一种基于面元法的穿浪船兴波阻力和兴波波形的势流计算方法,数值计算了不同片体间距的穿浪双体船的兴波阻力与兴波波形.剩余阻力的计算与实船的剩余阻力曲线趋势较符合,片体间距的数值优化结果与模型试验吻合,其计算结果对实船船型参数的选择和优化设计有一定的指导意义.     

用Rankine波幅函数预报高速三体／五体船主体与侧体的兴波阻力干扰

基于兴波阻力的薄船理论,作者曾提出用兰金体波幅函数(RWAF)代替实际船型的波幅函数,确定了高速双体船片体间的阻力干扰因子,从而可计算得到双体船的兴波阻力.本文将该方法用于高速三体船侧体与主体之间的兴波阻力干扰计算,以探讨主、侧体尺度及相对位置变化对于兴波阻力干扰因子τO、τOM的影响及其变化规律.基于这一研究结果,可实现用单体船阻力的实验资料,经过侧体、主体间的兴波干扰影响理论修正,来估算高速三体船的阻力;同时可用于对于最小阻力三体船片体尺度与布局之优化.     

高速双体船模型阻力试验及片体间波系干扰分析

本文就三种不同横剖面形状的高速双体船(Fr=1.1)的模型阻力试验资料,分析了船型、间距比和Froude数对双体船阻力的影响,文中提出了把双体船片体间波系干扰分为横波干扰和散波干扰的分析方法,另外还考虑了当片体间距相对小、航速相对高时,片体间发生的流动阻塞现象。根据片体间波系干扰分析方法并结合试验观察,本文推荐简易有效的片体间无干扰间距的计算式和片体间流动阻塞衡准式。     

双体船行驶剩余阻力影响因素数学模拟系统

为缩短双体船的片体间距,促使船行速度不断提升,进而降低剩余阻力对船体行驶的物理影响,设计双体船行驶剩余阻力影响因素的数学模拟系统。通过双体船传感器设计、模拟A/D转换器设计、行驶剩余阻力采集接口板卡设计3个步骤,实现数学模拟系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,通过行驶剩余阻力计算、模拟影响因素判断2个步骤,实现数学模拟系统的软件运行环境搭建,结合相关硬件设备结构,完成双体船行驶剩余阻力影响因素的数学模拟系统设计。改变因素影响指标设计对比实验结果表明,随着数学模拟系统的应用,双体船片体间距始终小于9 cm,船行速度的峰值超过27 km/h,剩余阻力对船体行驶的物理影响得到有效控制。     

三体船阻力数值计算及方案优选

采用CFD技术模拟了船池试验三体船型在不同速度下的粘性流场,计算中考虑了自由表面效应影响,数值模拟结果与试验结果进行了比较,然后在此基础上计算了侧体对应于不同纵横向位置时的9种三体船方案的总阻力.分析比较各方案的计算结果后,得出三体船阻力性能较优时侧体布局的一般规律,即侧体纵向位置变化对三体船静水阻力性能影响较大,当侧体横向位置不变,在较高速度时侧体纵向向后布置对阻力性能更有利.最后按阻力性能,从9种计算方案中得出优选方案.     

Effects of roughness on hydrodynamic characteristics of a submerged floating tunnel subject to steady currents

The effects of surface roughness as induced by marine fouling on the hydrodynamic forces on a submerged floating tunnel (SFT) are experimentally and numerically investigated in detail at Reynolds numbers Re = 8.125 × 10³–5.25 × 10⁴. A sensitivity analysis to different roughness parameters including roughness height, skewness, coverage ratio, and spatial arrangement is performed. In addition, an optimized parametric cross-section for an SFT is proposed, and the hydrodynamic performance of the parametric shape and circular SFT cross-section shape with roughness elements is compared. The pressure distribution along the SFT, flow separation and wake characteristics are analyzed to provide a systematic insight into the fundamental mechanism relating the roughness parameters and flow around an SFT. In order to better understand the nonlinear relationships among structural geometry, roughness parameters, flow states, and structural response, an artificial intelligence method using Random Forest (RF) for feature importance ranking is applied. The results show that with the parametric shape, the hydrodynamic forces on the fouled SFT can be effectively mitigated. The roughness height and coverage ratio affect the equivalent blockage and hence, change flow separation and recirculation length in the wake. Lower skewness of the roughness elements can increase the critical Re by changing the relative roughness parameter. Horizontal arrangement of the roughness elements on an SFT generally results in the largest hydrodynamic forces, compared to staggered and vertical distributions. Throughout the feature importance ranking, the flow regime is found to be the most important feature of the hydrodynamics of the SFT. In addition, the SFT cross-section shape and roughness coverage ratio play a dominant role.     

五体船兴波阻力线性理论计算与CFD数值模拟

五体船是继当代三体船之后提出的又一种多体新船型,该新船型付诸实用前必须对其兴波特性和侧体布局减阻设计进行研究。根据五体船各片体的科钦函数线性叠加和坐标变换原理,提出了基于片体科钦函数展开的分项算法和基于片体科钦函数叠加的整体算法求解多体船兴波阻力,得出了单体船、三体船、五体船通用的线性兴波阻力公式。应用CFD通用软件进一步分析五体船阻力及片体兴波干扰特性,提出了基于CFD模拟的自由面波形观测的五体船片体布局优化,对各种侧体布局下的五体船兴波特性直观地定性判定。根据综合兴波阻力线性理论计算和粘性流体动力CFD求解所得五体船阻力结果及其特性,提出具有工程实用意义的五体船优化构型方案。研究表明,势流线性理论计算和CFD求解五体船阻力的方法和所得五体船优化构型方案具有广阔的应用前景。     

大侧斜螺旋桨敞水性能分析

使用计算流体力学软件FLUENT模拟某大侧斜可调桨敞水的粘性流场,并计算其水动力性能。使用前处理软件GAMBIT建立螺旋桨实体模型并设定计算域和划分网格。选取若干进速,采用RNG模型进行计算,得到大侧斜桨的推力及其转矩,与试验结果比较分析,证明计算模型的可靠性,从而实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能。     

喷水推进混流泵流体动力性能的CFD研究

采用CFD方法研究KaMeWa公司的某型喷水推进混流泵的流体动力性能,并分析其内部流场特性。通过几何建模,将泵划分为进口、叶轮、导叶体和喷口四部分。分别采用结构化网格离散计算区域。应用k-ε和k-ω相结合的SST湍流模型封闭控制方程,采用全隐式多区域网格耦合求解。预报其功率、扬程、效率等特性,将泵功率的计算结果与该泵厂家试验数据进行比较,误差在2%以内。说明本研究采用的CFD方法预报该泵的流体动力性能真实可信。根据计算结果,对内流场的流线和叶片表面的压力分布做了详细分析。     

潜艇指挥室围壳顶部型线构型

采用求解RANS方程的数值计算方法,运用计算流体力学数值计算手段,对不同的指挥室围壳顶部外型进行阻力、流场、压力分布数值模拟及数值优化分析,并验证了数值计算方法的可靠性。     

数值波浪水池中船舶水动力系数测试与分析技术

以CFD理论为基础,建立了数值波浪水池,给出了一种基于三维数值波浪水池的船舶水动力系数测试与分析技术。对Wigley-III船模在数值波浪水池中受迫振荡进行了数值模拟,计算分析了船体垂荡、纵摇及纵荡运动的附加质量与阻尼,并与三维势流理论计算结果进行了比较,两者吻合良好。此方法能准确给出浮式结构物的水动力系数,细致描述船舶周围的流场,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能研究。     

特种异步发电机转子风冷流场和温度场的数值模拟

基于CFD流体计算软件Fluent,对定子蒸发冷却的特种异步发电机转子冷却问题进行了模拟仿真计算.计算仿真结果和试验样机的实测数据吻合较好,证明了所采用的计算模型和数值方法可以对特种异步发电机转子冷却问题进行有效模拟,这为特种异步发电机转子冷却研究提供了重要的模拟仿真手段.     

阀门角度对蝶阀后双弯管流场影响的数值模拟研究

本文采用计算流体力学（CFD）数值模拟的方法,研究了不同阀门角度下蝶阀后双弯管模型中的复杂流动现象,并将数值计算的速度云图同流场实验测量结果进行对比验证。分析结果表明：数值计算结果同粒子图像速度场测量技术得到的速度云图基本吻合;阀门角度对流场的影响较大,阀门角度越小,阀板迎背流面的流体扩张也越不明显,模型最大速度减小：阀板前驻点逐渐向阀板迎流面边侧移动,一次分离区减小,而二次分离区先增大后减小;弯管中流体质点二次流、流动分离及流动剪切膨胀等是影响流场的重要因素。     

可调长度高速三体船的概念及水动力研究

文章提出了一种新型高速三体船,阐述了它的优点及其应用前景。以DTMB5415为基础,构造了高速三体船型,并设计了8种布置情况,然后利用CFD对高速三体船的八种布置情况和单体船匀速航行时候的水动力性能进行了计算,并分析了不同布置情况下的兴波干扰情况和阻力性能,得出高速三体船的最佳布置方案,单位排水量的阻力下降约32%。