船舶风载荷计算及上层建筑降阻优化

以某5万吨级油船为研究对象,采用数值计算和风洞试验相结合的方法,对该油船不同风向角下的风载荷进行了研究.同时,基于降阻提效的理念,对该船上层建筑正迎风面构型进行了优化设计,并提出了3套优化方案.研究结果表明:数值结果与试验结果较为吻合,该数值方法可用于船舶风载荷工程预报;提出的上层建筑优化方案能够达到一定的降阻效果.     

PCTC线型的优化设计与模型试验验证

PCTC(车辆运输船)作为一种中高速船,其兴波阻力在阻力成分中的占比较高。采用非线性兴波数值计算手段以及半参数化方法对一条PCTC进行了线型优化设计。通过多轮计算,最终获得一个优化线型。在此基础上,开展了模型试验验证。试验结果表明,优化线型方案的总阻力系数下降约2%。     

公务船线型及附体综合优化研究

我国海洋形势日益严峻,研发公务船有利于增强远海执法能力.选取某型公务船,基于先进的CFD技术,对其原型方案进行数值模拟并与模型试验结果进行对比分析,基于原型,通过对横剖面面积纵向分布,舵、呆木、支架、尾鳍、尾封板和球艏进行优化,获得不同组合的优化线型.CFD数值模拟结果显示:在设计吃水,设计航速工况下,原型方案的CFD数值模拟结果与试验值吻合良好;优化线型的阻力性能较原型降低显著,最大达到25.4%.     

限制空间氮气置换过程分析与优化

为提升LNG船液舱气体置换作业效率,对置换过程进行数值分析及优化。基于CFD数值仿真方法,对氮气置换限制空间内空气的过程进行仿真和分析,研究进口面积、形状和流速对置换过程的影响。通过改变进气速度和进气方式进行多组数值模拟并得出优化方案。结果表明:进气口直径越大越容易实现推移式置换;当进气口形状设计为矩形嵌套时,空间内可形成推移式置换,与直接置换相比最多可减少约11.21%的氮气量、缩短17%的置换时间,更具有经济性,对指导LNG液舱实际置换作业具有工程意义。     

基于AnyCasting的轴承座铸造工艺优化

为优化HT 200轴承座铸造工艺,运用AnyCasting软件进行数值模拟,分析了铸件易产生缺陷的位置及缺陷形成的原因.采用增加内浇道凝固模数,降低浇注速度以及缓流式浇注系统的新方案,并进行数值模拟分析.结果表明,通过模拟可以辅助铸造工艺设计,利于浇注时间范围的快速确定.利用缓流式浇注系统以及降低浇注速度有利于铸件的平稳充型和改善充型过程温度场.适当地提高内浇道的凝固模数,有利于延迟内浇道封闭的相对时间,增加浇注系统对铸件的补缩量.优化后的方案减少了铸件的缺陷,降低了废品率,铸造工艺方案较为合理.     

某型极地破冰船的艏部线型优化

极地破冰船首部线型的优化设计,既需要考虑在冰区作业时的破冰能力,又要兼顾其在敞水域中的航行性能.该文基于不同的冰阻力预报经验公式,对冰阻力和破冰船首部特征参数进行敏感性分析,提出破冰性能较佳的首部特征参数取值范围,并兼顾敞水域阻力性能进行首部线型优化.经过敞水域中的模型阻力试验验证和冰区中的阻力数值模拟验证,优化方案在敞水域中设计航速附近的阻力增加约2％,但在不同层冰厚度下、破冰航速时的冰阻力下降7％～12％.     

六立柱深水半潜式起重铺管船推进器配置方案

针对深水半潜式起重铺管船的功能需求,通过风洞模型试验和数值计算的方法得到船舶环境载荷,确定船舶的推力需求,进而确定不同的推进器配置方案.经过综合对比,选定12台4 500 kW全回转推进器配置方案.通过对推进器的水动力干扰情况进行分析,确定推进器的布置位置,并对其失效模式进行优化,使推进器配置能满足目标船的动力定位能力和机舱布置要求.按规范的要求对船舶进行环境规则参数(ERN)分析,评估其动力定位能力.通过研究明确了推进器配置应考虑的因素、优化方法和配置方案评估方法,可供实际工程中船舶推进器的选型和配置参考.     

舰船概念设计多目标优化和多属性决策研究

在舰船概念设计阶段,设计者经常遇到要牛成大量的船型方案,并从中筛选出1个或者几个综合性能比较好的方案的问题.将基于进化箅法的多目标优化技术与多属性决策方法联合运用,探讨了船舶的多目标优化和决策问题.对于多目标优化问题,采用改进的非支配解排序的多目标进化优化算法(NSGA Ⅱ),求出Pareto最优解,由这些Pareto最优解构成决策矩阵.基于信息熵方法和层次分析法(AHP)联合得到属性权重,用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)进行多属性决策(MADM)研究,对Pareto最优解给出排序.应用本文方法,对水面舰船概念设计进行了分析.数值计算结果表明,综合多目标优化和多属性决策技术,能够迅速、客观地选择合理的主要参数.这种综合方法也能够广泛应用于舰船其它设计领域.     

基于近似理论和CFD的船舶线型优化研究

环保理念逐渐深入人心,船型优化对船舶节能减排具有重要意义。基于近似理论和CFD数值模拟方法,开展了集装箱船线型优化研究。研究结果表明:优化船型总阻力系数比原始船型减少约4%,验证了方法的有效性,可以为船舶设计提供支撑。     

三维温排放数值模拟在外高桥一期电厂取排水口选址中的应用

对外高桥电厂建立三维温排放数值模拟,分析了取、排水口不同方案的温排放平面和垂向分布以及取水口温升随潮汐变化过程,为电厂取排水口选址方案优化和环境影响评价提供科学依据.     

考虑航行姿态变化的的高速船阻力性能预报

为了精确获得高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响。基于CFD理论,本文通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,最终达到平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。船舶设计工作者可以参考数值计算结果辅助船体型线设计,其具有重要的工程应用价值。     

垂向可调尾板在尾流场中有限元分析

垂向可调尾板是设于某类型船舶尾封板水线以下，能实时调整该类型船舶航行姿态，使之在该航速下具有最佳阻力及运动性能的机构。对此尾板进行了有限元分析，采用ANSYS CFD模块对尾部流场进行了模拟，并对尾板结构强度进行校核，并将此结果与经验公式结果进行对比分析，提出了优化设计的途径。     

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。     

散货船纵倾阻力研究

船舶在航运过程中为了节能减排并获得最大的经济效益,往往希望以同样的速度、同样的排水量行驶时能有更小的阻力,通过调节船舶纵倾角度来改变船舶的航态,进而减少船舶阻力是一种简单有效的方法。以180000 DWT 散货船在设计吃水设计航速平浮航态为基础,对船舶分别进行不同角度的首倾和尾倾的调节,在Fluent中用k-ε和k-ω两种湍流模型分别求解RANS方程组,计算出不同倾角下船舶阻力值。并通过相同工况下模型试验来验证计算结果,得出针对本180000 DWT散货船而言,通过改变船舶纵倾角可以减少船舶阻力的结论。     

基于CFD的超小型双体无人船总体设计

概 要：现有超小型双体船的总体设计主要参照以往玻璃钢游乐船的设计经验，未考虑其型线设计，导致航速低和稳性差的问题。本文利用CFD仿真软件，对船体阻力进行分析对比，得到快速性较优的线型方案，同时考虑推进器布置的影响，设计了一型标准的超小型双体船。通过真实船模模型试验，验证了本设计方案较现有船型在航速指标上的明显改进，达到预期目的，为今后的超小型双体船总体设计提供了参考方向，值得应用和推广。     

超大型液化石油气船线型研制

超大型液化石油气船(VLGC)是高附加值的船,在LPG市场中占有重要的位置。应用CFD技术对VLGC线型进行了研制和优化,应用结果表明最终的航速明显超过了原来的参考线型,也超过了立项的目标航速,接近了国外优秀船型。     

4500 CDWT化学品/成品油船设计问题的实船治理

针对4 500 CDWT化学品/成品油船运营中出现船尾振动剧烈、航速低、与设计航速相差甚远等诸多问题,进行实船治理。在尽可能减少改造成本的基础上,通过修改型线设计和CFD计算分析,选定优化设计的双尾船型对该船进行改造,改造仅局限于船尾机舱段设计吃水线以下部分。该治理方案达到了预期理想的设计效果,同时也满足了最经济的治理成本,可为出现类似问题的船舶提供宝贵的实船治理经验。     

平头方尾运输船舶开槽减阻研究

传统的平头方尾型运输船舶具有载重大、吃水浅的优点,但航行阻力大,航速低。本文针对该船型开展了开槽减阻的研究,通过在船底开设纵向槽道对艏部高压区进行引流减阻,来实现该船型高航速运输的要求。船体流场及阻力采用RANS方法进行数值模拟,并计及航行姿态的变化。通过改变槽道长度、宽度以及槽道顶板的形状,研究了减阻效果与槽道几何尺度的关系。针对某型船船的研究表明,船底槽道的引流量是影响减阻效果的主要因素,当采用纵向贯穿的槽道,且槽道顶板的折角点设在船中时,可使原船30节时的减阻率达到24%以上。     

基于CFD技术的整流鳍节能效果数值预报

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,数值预报方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于CFD技术的整流鳍节能效果的数值预报方法。首先,研究了整体求解船-桨-舵相互干扰的水动力性能数值计算方法,计算结果与试验值的比较显示,该数值计算方法具有较好的计算精度。然后,采用上述方法预报了船-桨-舵-整流鳍相互干扰的水动力性能,通过比较有整流鳍和无整流鳍两种情况下,螺旋桨吸收单位转矩所发出的推力,分析了整流鳍的节能效果,得到了节能效果较优的整流鳍,其综合节能效果可达2.78%,从而为船舶节能装置的节能效果预报提供了一种适用的理论研究方法。