三因次船舶阻力换算方法中确定形状因子的探讨

本文是对三因次船舶阻力换算方法中确定形状因子的初步探讨。应用在上海交通大学船模试验水池试验的24,000吨油船五艘几何相似船模的公开发表数据,分别用几何相似船模的方法、Prohaska方法和15届ITTC建议的方法以计算形状因子。主要结论是:由15届ITTC方法得出的总阻力系数的均方差较Prohaska方法为小,又较接近于用几何相似船模方法得出的结果。     

高速三体船阻力性能研究

对中体和侧体均为Wigley船型的高速三体船模在Fr=0.1～0.8时3个横向偏距、5个纵向偏距共15个状态进行了阻力试验,将高速三体船线性兴波阻力理论计算结果与模型试验结果进行了比较,并据模型试验结果分析了横向偏距和纵向偏距对兴波阻力系数的影响,其中各状态的形状因子(1 K)按普鲁哈斯卡法确定,对形状因子与偏距的关系也进行了探讨.     

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。     

“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     

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.     

船体形状因子的数值分析

进行低速下的船舶缩尺模型的阻力试验,将总阻力视为黏性阻力,获得船体形状因子(1+k),用于实船总阻力的预报,考虑到在低速下仍会存在兴波阻力的影响,采用商业CFD软件以叠模的数值模拟方法分别对某KCS、散货船、高速单体船船模进行船体形状因子的计算,并将数值模拟结果与模型试验获得的船体形状因子进行对比,结果表明,采用数值模拟的方法获得船体形状因子是可靠。     

基于兴波理论与阻力图谱资料的高速双体船阻力预报方法

在原苏联"方尾图谱"重分析和改进的基础上[1],基于兴波阻力的薄船理论与船模试验数据的结合,提出用兰金(Rankine)体的波幅函数代替实际船型的波幅函数,以确定双体船片体间的阻力干扰因子,从而计算得到双体船的兴波阻力.整个计算过程直接使用Microsoft Excel,对新方尾单体船电子阻力数据执行查值和进行主要影响系数的修正计算,粘性影响修正与总阻力计算;进行不同尺度的快速性方案比较,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.通过WP60穿浪双体船一算例与船模试验结果的比较表明,该方法是一种实用、高效、灵活、便捷和可靠的计算方法.     

SWATH阻力的数值计算方法及其性能试验

用七次幂多项式拟合片体线型和主体横剖面面积曲线，以线性兴波阻力理论为基础计算兴波阻力；以“相当平板’’假设为基础计算摩擦阻力；采用“1 k”的方法计算形状阻力，提出了SWATH阻力的完整方法。与船模试验结果比较得出：采用本方法预报SWATH的阻力比较接近实际情况。     

单支柱小水线面双体船阻力理论预报

根据线性兴波理论推导了单支柱小水线面双体船兴波阻力公式。粘性阻力采用传统的经验公式。编制了阻力预报软件。对船模M8501进行了阻力计算，阻力的计算结果与试验结果一致。这些计算结果验证了本方法和软件的可靠性。     

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。     

Study on the form factor and full-scale ship resistance prediction method

To consider the resistance component due to hull geometry, the International Towing Tank Conference (ITTC) adopted the resistance test method in 1978, introducing the form factor concept with two basic assumptions, i.e., the form factor of a model ship is the same as that of a full-scale ship and the form factor is independent of ship speed. However, it is not only very difficult to determine the form factor using the ITTC ’78 method, but also there have been questions regarding the basic assumptions. Therefore, the authors carried out three basic studies on the form factor concept and proposed a new extrapolation procedure for the prediction of full-scale ship resistance performance. The validity of the proposed procedure is being investigated by comparing sea trial and model test results. The results of this investigation will be presented in the near future.     

三体船兴波阻力计算研究

针对高速三体船的兴波阻力,考虑到船舶设计工作中阻力预报的特点,探讨了三体船兴波阻力计算的2种方法。然后将2种算法的计算结果和船模试验结果进行比较分析,得到了一些有意义的结论。结果显示本文方法是行之有效的,2种方法可用于三体船设计的不同阶段。     

基于Michell理论的多体船阻力计算

利用Michell线性兴波理论,从单体船的波谱函数出发推广到多体船,推导了多体船兴波阻力计算公式,并将计算结果与试验结果进行了比较,计算兴波阻力结果可以反映试验趋势,有效马力比较接近于试验结果,可以为多体船的方案优选提供依据.     

改进Sobol’方法在船型优化模型中的应用

针对船型优化中采用更多的优化变量有可能带来"维度灾难"的问题,通过灵敏度分析确定不重要的变量并降维来缓解该问题。介绍以往提出的改进Sobol’方法,利用该方法对某集装箱船兴波阻力优化模型进行灵敏度分析并降维。为减少分析的计算量,对该船型优化模型构建Kriging模型。对优化模型降维前后的优化过程、最优解及其波形和型线进行对比。结果表明:降维后优化模型收敛更快,最优解兴波阻力系数仅增大0.15%,采用改进Sobol’方法进行降维,能在保证最优解质量的同时,提高优化效率。     

穿浪双体船兴波阻力数值计算

利用基于面元法的船舶兴波阻力和兴波波形的势流计算方法,将CFD与CAD技术联系在一起,数值计算高速穿浪双体船的兴波阻力与兴波波形。兴波阻力的计算与实船的剩余阻力曲线趋势符合,对实船船型参数的选择和优化有一定的指导意义。     

基于CFD的中低速Wigley船模黏性阻力

船舶阻力性能对船型参数的确定、船体结构的设计有重要影响。本文以Wigley船模为研究对象，采用CFD方法建立了行船阻力分析系统，以实际海况数据为依据，确定较准确的参数和边界条件，分析了不同航速（傅汝德数）下的低速行船阻力，并与理论公式对比分析。仿真测试结果表明：在实际海况数据下，CFD数值模拟阻力与理论ITTC公式计算的阻力误差在2%以内且发展趋势一致。本文的研究为采用CFD研究行船阻力奠定基础。     

拖曳水池标模阻力复合航次试验不确定度分析

参考国际拖曳水池会议(ITTC)推荐的规程,对船模拖曳水池的阻力试验进行不确定度分析。根据船模阻力试验的流程,确定试验过程中的误差源;根据不确定度的传递方程,确定误差源对试验结果的影响;基于一艘船模标准模型进行带舵的复合航次重复试验,并根据试验误差源分析得到试验结果的不确定度。在此基础上,提出降低试验不确定度的方法。分析结果表明,在95%置信水平下(k=2),总阻力及其主要水动力系数的不确定度均小于1%,试验结果可作为标模基准校验使用。     

基于全参数化建模的高速客船型线优化设计

以某型高速客船为研究对象。采用CAESES FRIENDSHIP-Framework软件进行全参数化建模,对初始模型采用SHIPFLOW软件进行兴波阻力计算,将计算结果与船模试验结果进行对比,以验证计算的可靠性。采用Sobol算法进行特征参数的灵敏度计算,以有效降低设计空间维数,提高计算效率。建立多航速优化模型,完成船体艏部兴波阻力优化。结果表明,优化模型的兴波阻力在多航速下较初始模型均明显降低,研究结果具有一定的工程实用价值。     

测量不确定度分析在操纵性试验中的应用

测量不确定度分析是以定量的形式给出试验结果的品质和可信度,是模型试验分析中必要的一个组成部分.本文结合旋臂水池操纵性模型试验,比较了分析第22、23届ITTC会议公布的关于船舶测量不确定度的分析方法和<测量不确定度表示指南>(GUM)中推荐的测量不确定分析方法,结果表明GUM是通用的测量不确定度分析方法.在小置信概率时ITTC的适用性将受限制,此时推荐使用GUM描述.     

Hydrodynamic optimization of a catamaran hull with large bow and stern bulbs installed on the center plane of the catamaran

Here, a numerical optimization procedure is proposed for a fundamental study of a fast catamaran, and we compare the wave-making characteristics of a catamaran hull form with and without large bow and stern airship-type bulbs installed on the center plane of a catamaran operating at high speed. The method involves coupled ideas from two distinct research fields: numerical ship hydrodynamics and a nonlinear programming technique. The wave-making characteristics of catamaran hulls with and without bulbs were investigated using the panel method applied to free surface flow (PAFS), in which Morinos method for lifting bodies is extended to analyze the problem of free surface flow, and PAFS is linked to the optimization procedure of the sequential quadratic programming (SQP) technique. An optimum hull form for a catamaran can be obtained through a series of iterative computations, subject to some design constraints. Here, only the hull shape of a catamaran is optimized with and without center-plane bow and stern bulbs. The optimization is carried out at two Froude numbers, 0.45 and 0.5, which are around the last hump of the wave-making resistance curve. The numerical results show that a reduction in wave-making resistance is achieved around the design speed.