基于STAR-CCM+的小水线面三体船阻力数值仿真

[目的]小水线面三体船因具有良好的耐波性、快速性及稳定性而在民用和军用领域受到青睐,但不同的水下潜体形状及不同侧体位置在不同航速时的阻力变化规律还有待研究。由于开展船模试验所需时间较长、成本较高,难以将全部可能的方案都进行试验,因此利用STAR-CCM+平台对小水线面三体船周围的粘性流场进行数值模拟。[方法]考虑到自由表面效应的影响,首先验证采用STAR-CCM+平台进行阻力数值计算的可行性和可靠性;其次,研究系列傅汝德数下不同侧体位置时,潜体横剖面为圆形的小水线面三体船阻力的变化规律。[结果]结果表明,随着航速的增加,侧体布置于主体后部并向主体靠拢时,小水线面三体船的总阻力较小;在Fr=0.338~0.494范围内,小水线面三体船的总阻力较细长型三体船总阻力的降低最为显著。[结论]研究结果可为同类型船舶的设计提供一定的借鉴和参考作用。     

小水线面三体船与细长型三体船剩余阻力对比分析

[目的]为研究潜体横剖面为圆形的小水线面三体船(TriSWACH)侧体布局位置对剩余阻力的影响,以及其与细长型三体船剩余阻力的对比,[方法]在已验证CFD基础上,通过CFD方案下的剩余阻力系数,并与同排水量、工况下的细长型三体船剩余阻力系数试验值进行比较。[结果]结果表明,在全航速区间,潜体横剖面为圆形的小水线面三体船的剩余阻力系数普遍小于相同排水量细长型三体船的剩余阻力系数;TriSWACH在最佳航速区间Fr=0.338～0.494时减阻效果最好,此时,侧体位于主体后部时可获得17.95%的最大减阻。[结论]该研究具有一定的工程借鉴意义。     

基于FLUENT的多体船阻力研究

基于FLUENT软件对小水线面多体船舶进行了阻力特性研究。首先将计算得到小水线面双体船的粘性阻力与用经验公式估算得到的阻力进行比较,发现两者吻合较好;然后将小水线面双体船、三体船、四体船的阻力及流场分布进行比较,得到多体船的阻力特征;最后将静水中小水线面四体船的数值解与文献中的实验值进行比较,发现应用FLUENT软件计算小水线面四体船的阻力是可行的,验证了用FLUENT软件和相关参数设置计算小水线面多体船型阻力的正确性。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M．Lee改进的切片理论及其公式，编制小水线面双体船耐波性预报软件。该软件可用于在各种波向角时，对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报，包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报，以及其它耐波性统计特性预报。利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算，并与试验结果进行了比较分析，计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律。本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.     

某测量船船型浅析

小水线面双体船又称半潜式双体船,是一种特殊的高速船型。本文以某测量船为例,阐述了小水线面测量船的总体性能特点及其优势。由于该型船的潜体与传统的小水线面船还存在一定的区别,在耐波性、底舱设备布置上更具优势。     

美“司莱斯”号研究船为小水线面四体船

美国海军于20世纪90年代建成的“司莱斯”号多功能研究船是一艘小水线面四体船。该船采用四支柱、四下体式的小水线面船型，各下体都采用球鼻艏和尖锥艉型；前双下体间距小于后双下体间距，这有利于高速航行和保持高耐波性；前后四下体的线型和重量分配均采用优化设计，以减少阻力、提高推进效率和航速、改善运动姿态。     

小水线面船单点搁浅损伤特性分析

小水线面船吃水较深，极易与海底擦碰而搁浅，从而带来搁浅强度问题。小水线面船搁浅时，潜体和连接桥结构受载的严酷程度以单点搁浅最为严重且单点搁浅模式（即单点搁浅模式）发生的概率最大。基于非线性有限元理论，应用商用大型有限元软件建立小水线面的整船搁浅有限元模型，研究小水线面船分别触礁石和泥沙底以单点搁浅模式搁浅时的搁浅特性。通过仿真分析，获得小水线面船搁浅的时序损伤特性、搁浅载荷及小水线面船各部分结构在搁浅载荷作用下的强度性能。本文对SWATH的搁浅特性进行了初步的研究，所得结论对小水线面船结构设计和小水线面船搁浅强度的评估具有一定的参考价值。     

基于细长体理论的小水线面双体船操纵性预报

小水线面双体船(SWATH)由于具有良好的船舶快速性、耐波性、稳性和效率高等特点,已经成为新船型的代表。根据小水线面双体船的船型结构特点,在操纵运动数学模型的基础上,充分考虑小水线面船的结构特点和双体、双桨、双舵之间水动力的相互影响,采用细长体理论计算了附加质量、附加惯性矩和线性水动力导数,编制了双体船操纵运动预报程序,并结合实例对SWATH的操纵性能进行了预报。     

北调991（东远02）试验船

我国首艘采用全电力推进的1500吨级小水线面双体船。该船拥有自主知识产权。具有宽广的甲板面积和优良的耐波性、操纵性在设计中，     

基于CFD的三体船侧体布局阻力研究

三体船构型复杂,主体与侧体间的兴波干扰影响因素较多,很难通过理论方法对其阻力性能进行准确预报。采用软件STAR-CCM+模拟三体船周围粘性流场,对一艘三体船模进行数值计算。计算中进行了侧体、主体以及三体船9种不同侧体布局详细模拟,求出了侧体与主体间的兴波干扰值,得到较佳的布局方案。通过计算结果与模型试验对比分析,验证了计算的可靠性。     

三体船侧体阻力特性研究

近年来，全球对增速、扩容的小型船舶需求不断增增大，这种对高速船，特别是对车/客渡船及小型水面战舰的需求，引起对非常规船型-具备超高速及大容量的船型的研究，双体船和小水线面双体船在这方面使用较多，另一种可以作为这种用途的非常规船型的研究，双体船和小水线面双体船在这方面使用较多，另一种可以作为这种用途的非常规船型是三体船，与双体船相比，三体船具有高速时相对低的功能要求、甲板面积更大、机械装置更通用的潜力，论述了侧体位置、对称性、排水量及攻角对三体船阻力特性的影响。这项研究旨在产生一个有用的设计方法，使三体船阻力特性量化，该方法使设计师在进行三体船概念设计时，在水动力特性与其他设计因素之间进行合理权衡。     

三体船横摇运动试验研究

三体船的侧体对其周围的流场及其自身的耐波性能会产生复杂的影响,导致三体船横摇运动的纯理论计算比较困难。因此,采用耐波性模型试验（包括自由衰减试验、规则波及不规则波中的航行试验）考察侧体横向位置、舭龙骨的设置以及航速等因素对三体船横摇运动的影响,研究结论对相关专业设计人员具有较好的参考价值。     

230客位小水线面客船总体设计

考虑到小水线面船型在型线及布置上较难满足SOLAS2020破舱稳性的要求,结合230客位小水线面客船设计任务,对小水线面支柱体宽度进行多方案阻力性能、耐波性及稳性计算分析,结果表明,采用增加舱室水密分舱数和降低重心的方式可使得概率破舱指数提高13.2%,再通过增加小水线面支柱体的宽度,可使得该指数进一步提高16.6%,满足SOLAS2020的稳性(特别是破舱稳性)要求。小水线面客船在船型设计开发时需要特别注意总布置设计、型线设计和破舱稳性之间的综合分析。     

小水线面船搁浅问题的有限元分析

分析了小水线面船搁浅研究的方法,描述了小水线面船的搁浅模式,采用有限元方法对小水线面船搁浅问题进行了数值仿真计算.计算结果表明,从能量角度出发,小水线面船搁浅过程中各构件所吸收的能量不同,外板和横框架是最主要的吸能构件,其次是纵骨,而舱壁板吸收的能量最少.因此,在考虑提高小水线面船的抗搁浅性能时应从加强外板和横框架开始.     

小水线面双体船性能初探

小水线面双体船因其优异的耐波性能而成为当前重要的高性能船型之一。本文概述了小水线面双体船的发展进程和国内外的研究状况,重点分析了小水线面双体船在快速性、耐波性等水动力性能和结构设计上的特点,以期能给我国高性能船型尤其是小水线面双体船的开发提供参考。     

海上风电场维护船船型总阻力和纵摇升沉运动研究

根据海上风电场维护船的使用和性能要求,分析小型单体船、双体船、多体船对于海上风电场的实用性,最终确定采用双体船型为风电维护船船型。结合小水线面双体船和穿浪双体船的船型优点,对风电维护船片体进行改进,得到常规型和改进型双体风电维护船型方案。采用CFD仿真技术,利用常规双体船型探索双体船阻力CFD仿真方法,对改进船型进行阻力仿真计算。采用船舶设计软件NAPA的耐波性模块计算分析两种船型的纵摇和升沉性能,得到了维护船不同速度和浪向角时两船型的纵摇和升沉响应曲线。     

喷水推进器流道对船舶阻力性能的影响

[目的]喷水推进船舶的阻力性能与常规船舶有着很大的不同,喷水推进器流道的存在会改变船舶尾部流场,对船舶阻力性能有着很大的影响。[方法]以FA1型三体船为计算模型,利用CFD软件STAR-CCM+,将喷水推进器流道看作附体,对比研究安装不同进流角喷水推进器流道前后船舶尾部流场变化。通过对比流道表面压力分布、船体流线的变化,阐述船舶阻力以及阻力成分产生变化的机理。[结果]结果表明:STAR-CCM+可以实现对于船舶阻力性能的预报;喷水推进器进水流道的安装会增大船舶阻力,主要为压差阻力的增大。[结结论]对进水流道倾角的优化可以增进喷水推进船舶的阻力性能。     

单体小水线面水翼复合型高速船应用前景探讨

该文简要介绍了单体小水线面水翼复合型高速船（HYSWAS）国内外研究概况，HYSWAS与其它高性能船比较具有航速高、耐波性好、可大型化的优点。通过海峡客运船队的论证和东亚超高速货运航线经济性分析，提出了HYSWAS用作高速客渡船和小型、高速集装箱船，具有良好的应用前景。     

一型小水线面双体船的水动力性能与结构设计

简要介绍了中国船舶重工集团公司(CSIS)建立和发展的一种小水线面双体船(SWATH)优化设计工程技术系统.主要包括SWATH船型的概念设计、主尺度与线型优化、有效功率预报、纵向运动稳定性校验及稳定鳍设计、耐波性预报、结构载荷评估、波浪中的船体结构动、静响应分析等有关设计、预报与评估的系统方法.并以一型1500吨级小水线面双体型海洋调查船设计和评估为例对有关设计方法进行了说明和验证,在该船设计中,采用线性和非线性三维水弹性理论来预报载荷与评估在波浪中航行船体的结构安全性,同时在中国船舶科学研究中心(CSSRC)的拖曳水池与耐波性水池中进行了阻力与自航、耐波性与操纵性、波浪载荷等船模拖曳及自航试验.文中还给出了该船有关优化设计及模型试验结果.