前三体船概念及其阻力和运动性能试验研究

采用模型试验方法研究了三体船侧体的纵向位置变化对三体船阻力性能和运动性能的影响。模型试验包括三体船在静水中的阻力试验和在规则波中的运动试验两部分。实验结果表明,三体船侧体的纵向位置对三体船阻力和运动性能的影响显著;在高航速段,将侧体的纵向位置选取在主体舯前位置,能明显改善三体船的阻力性能和运动性能。基于此,提出前三体船的概念。     

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。     

决定船之阻力的近似方法

在船舶设计的过程中,特别是在设计的初期,当决定主要尺度和绘制线型草图的时候,必须知道装置于该船的主机马力,即使是不大准确的,以保证船舶能达到设计速率。或者主机马力已知,则须估计阻力,以决定船之航行速率。有时并需求得船在各种不同情况下的拖曳阻力。在这些场合中,我们不能用如第五章中所描述的船模拖曳试验的方法来决定有效马力(拖曳马力),而只能以下列近似方法之一来计算船之阻力。这些方法的准确性视所设计船舶的形状与作为     

附加阻力

40.突出部件之阻力低于载重水缐而突出于船体之外的部件(如螺旋浆轴,支架,舵,龙骨等)对于船之航行速度是有很大影响的,在某几种情况下,运些部件所造成的阻力可达到裸船体阻力的25%。因此在设计突出部件的形状时,特别在选定船体上安置这些突出部件的地位时,必须事先妥善慎重研究这些突出部件与船体     

规则波中迎浪航行的三体无人监测船阻力性能及片体布局影响研究

为研究三体无人监测船在迎浪规则波中航行的阻力性能,基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,采用非结构四面体网格和六面体结构性网格相结合的网格划分方式,使用流体体积(volume of fluid, VOF)两相流模型,采用FLUENT商业软件完成了三体无人监测船在迎浪规则波中的阻力性能数值模拟,并研究了侧体布置对三体无人监测船阻力的影响.结果表明:在静水中,侧体与主体间距最小时三体船的阻力性能最好;在规则波中,三体船的总阻力随着侧体与主体间距的距离增加而减小,同时三体船的波浪增阻在侧体距离主体间距最小时最大,随着侧体距离主体间距的增加,波浪增阻有明显的减小.     

破损船舶的拖航研究

由于没有有效的拖航方法，如“开拓者”号那样的油泄漏事故，在过去也屡有发生。在油轮Braer的原油泄漏事故中，由于主机问题导致拖航失败，该船漂浮到了苏格兰海岸，造成了95 000 000L原油的泄漏。日本需输入大量原油、液化气和输出国内生产的化学品。海域是原油运输的航道，因此日本和外国油船的来往频繁。由于在日本四周的波浪较大，特别在冬天很大，这可能引起船的老化或发生主机故障，一部分遇难船也会引起油泄漏、碰撞、污染及大火。为了建立拖力估算法和拖航方法，使用几何相似船模在拖航试验中研究了损伤船和破损船的拖缆张力，以及拖航的不稳定运动。在静水和波浪两种情况下进行拖航试验。在静水中计算了不同的工况，如拖航方向、拖速、船状态和拖点等拖航阻力系数。还把规则波中与横荡和首摇幅值及首摇周期有关的不稳定运动与静水中运动进行比较。可知在波浪中的不稳定运动与拖速小于6km(实船)的静水情况相比较是小的。首摇周期近似于波浪周期，与拖航过程的船状态无关。拖航阻力正比于拖速的三次方，而不是二次方，特别当拖航计入破损舱内的水质量的破损船时更是如此。     

船舶不稳定运动及横向运动时的阻力

82.船舶不稳定运动时的阻力在解决一系列有关速率的问题时,研究船的变速运动是很有用处的。但研究该情况下所发生之现象常会遇到理论上所不能克服之困难,因之常广泛利用船模试验的结果来研究各该运动情况下船体水动力学上的特性。当船舶向前运动时,研究其加速与制动时期也具有很大的意义。船舶在推进器工作停止后的运动情况能帮助决定惯性行程的长度、这是船舶航行的重要特性。研究船模在加速过程中阻力之变化规律     

基于CFD方法的双体风电交通运维船改造的航速估算

关于船舶改造,在设计阶段快速而又准确地估算航速相当重要。文章介绍针对某双体风电交通运维船的改造,采用数值仿真技术预报其航速。首先使用计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT,对船舶在静水中的黏性阻力展开数值计算。然后通过黏性阻力占总阻力的比例,估算船舶的总阻力,绘制推进阻力曲线。从推进阻力曲线与螺旋桨的有效功率的交点即可估算出该船的航速。为了得到高精度黏性阻力计算结果,在船体表面附近网格加密,采用SST k-ω湍流模式,速度与压强耦合采用SIMPLC方法,其它离散采用二阶迎风格式。数值方法预报船舶黏性阻力技术相当成熟,发表的数值预报结果供读者参考。     

双体风电运维船尾下沉及阻力性能研究

针对双体风电运维船在航行过程中的尾下沉现象,通过对双体船的尾部抗扭箱进行改型设计生成系列方案.运用数值仿真技术模拟双体风电运维船在静水中的阻力及尾下沉情况,并将数值仿真计算结果与实船值进行对比,以此探索抗扭箱对双体船静水中阻力及尾下沉的影响,为双体风电运维船尾下沉研究提供一定的参考.结果表明:尾抗扭箱能够很好地起到减小...     

三体船粘压阻力预报方法

三体船快速性的研究是三体船新船型开发技术的支撑。通过模型试验与数值模拟相结合的方法,对不同航速下三体船的粘压阻力进行计算。试验研究采用将三体船侧体分别放置在船中、船前部和船后部3个不同的纵向位置以及距船中心线3个距离不同的横向位置,测量9个侧体位置下三体船在静水中的总阻力。运用第八届ITTC公式计算摩擦阻力系数,进而算出剩余阻力系数。通过数值模拟的方法,基于细长体理论对三体船兴波阻力系数进行计算,再根据三因次换算方法计算粘压阻力系数。得出不同构型下三体船在静水中的粘压阻力系数,并作出其随Fr数变化的曲线,观察在侧体位置不同的情况下,三体船的粘压阻力系数随航速变化的规律。根据所得粘压阻力系数曲线,提出初步预报三体船粘压阻力系数的一种简单方法。     

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。     

静水中并行两船水动力干扰数值研究（英文）

为比较分析单船与两船并行航行的水动力差异,探讨静水中两船并行时漂角、船船相对位置对船体阻力、侧向力及摇首力矩的影响规律,文章基于RANS方程采用SST k-ω湍流模型,数值分析了某两船静水并行时船船相互作用。研究表明:不同漂角下两船中对中并行时,船体所受阻力均较单船航行时有所增大且受到指向两船中间的附加侧向力;当两船并行斜航的漂角相反时,同一船舶位于迎流侧较背流侧时船体受力存在一定差异;两船并行直航时,船船相对位置对船体受力有较大的影响,当两船纵向间距小于一倍船长时,船船相互作用较为显著,在不同横向间距下,船体受力随纵向间距的变化规律相同,在一定纵向间距下,船间横向间距越小船船相互作用越强。     

静水中并行两船水动力干扰数值研究

为比较分析单船与两船并行航行的水动力差异,探讨静水中两船并行时漂角、船船相对位置对船体阻力、侧向力及摇首力矩的影响规律,文章基于RANS方程采用SST k-棕湍流模型,数值分析了某两船静水并行时船船相互作用。研究表明：不同漂角下两船中对中并行时,船体所受阻力均较单船航行时有所增大且受到指向两船中间的附加侧向力;当两船并行斜航的漂角相反时,同一船舶位于迎流侧较背流侧时船体受力存在一定差异;两船并行直航时,船船相对位置对船体受力有较大的影响,当两船纵向间距小于一倍船长时,船船相互作用较为显著,在不同横向间距下,船体受力随纵向间距的变化规律相同,在一定纵向间距下,船间横向间距越小船船相互作用越强。     

基于STAR-CCM+的V型无压载水船阻力性能研究

为了能从根本上解决压载水带来的问题,研究人员提出了无压载水船的设计方案。采用STAR-CCM+数值模拟法,研究V型无压载水船的阻力性能。通过STAR-CCM+计算26 000 DWT常规油船的阻力,验证STAR-CCM+软件计算阻力的可行性和可靠性;计算系列V型无压载水船的阻力,并研究其随底倾角的变化规律;最后,以球鼻艏的长度和最大宽度为自变量变换球鼻艏,研究球鼻艏的长度和最大宽度对V型无压载水船阻力的影响。结果表明,设计的V型无压载水船总阻力比母型船有所增加,总阻力随底倾角的增加而增加,可通过优化球鼻艏改善V型无压载水船的阻力。研究结果为V型无压载水船的设计提供了一定的参考。     

浅海不对称双体运维船船型设计与阻力研究

基于某三体船开展不对称双体船船型创新性设计,设立不对称双体船不同小片体要素和纵向位置的系列方案,运用数值仿真技术模拟各方案的静水中阻力,并对方案进行波浪增阻,进而确立了阻力性能优良的不对称双体船船型方案,为不对称双体风电运维船船型的进一步研究提供参考。     

某改型低速船模型阻力试验

论文介绍了某改型低速船模型在拖曳水池中进行的静水阻力试验情况。为了减少船舶阻力,改进船型,该船舶船首由倾斜式改为球鼻首形式。通过试验,检验了新型船的减阻效果,并估算了实船的有效功率,为该船的总体设计提供了依据。     

新型双体船和三体船阻力性能研究

针对小水线面双体船(SWATH)的不足,提出了新型双体、三体船型.通过模型试验方法,对上述船型的阻力性能进行了研究.结果表明,新型三体船由于舯前首中体的设置使得阻力在一定的航速范围内大幅降低;新型双体和三体船型在阻力性能上较SWATH船表现出了一定的优越性.     

超细长三体船阻力计算研究

主船体为超细长体,两侧配置两个小侧体而形成的三体船是一种很有潜力的新船型,近年来已引起了广泛的关注。本文对三体船的阻力原理进行了分析,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;采用线性兴波阻力理论建立三体船的兴波阻力计算方法,提出了一套计算三体船阻力的完整方法。经与船模试验结果比较,采用本方法预报三体船的阻力,Cw的计算结果可以定性地反映侧体布置位置对三体船兴波阻力的影响,计算结果比较接近实际情况,具有一定的可靠性,可用于该船型的阻力预报。     

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.     

形式阻力

21.形式阻力产生之原因及其特性形式阻力是流体压力合力的一部分,产生之原因是由于流体流过物体时,受到流体粘性影响所致。倘物体长度甚长,具有甚大雷氏数值运动时,在