小水线面单体船船型与阻力研究

对一种新型高性能船-小水线面单体船的船型与阻力性能作探索性研究,通过船型分析与设计计算,提出了两种小水线面单体船的船型方案,绘制了其中一种型线简图,结合理论计算、模型试验与经验公式方法,对设计船型的阻力性能进行了分析,阐述了小水线面单体船各阻力成分分配特性、主船体部分几何参数、潜深、支柱形状对阻力影响的规律.     

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。     

基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化

基于计算流体动力学(CFD)理论,利用i SIGHT优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法集成船型变换及自动生成技术、CFD技术及优化算法。优化过程中,编制船型参数化融合模块实现船型变换与SHIPFLOW软件输入数据间的自动连接;采用遗传算法与二次序列规划法相结合的组合优化方法实现从全局探索再到局部空间寻优的整个流程。以某双艉集装箱船为例,优化后船体兴波阻力明显下降,总阻力也得到显著的改善,获得了设计航速下总阻力最小的船艏与船艉线型组合,表明了该方法的可行性与有效性。研究显示,所提出的方法可以获得阻力性能优良的船体型线供设计者参考,具有较强的工程适用性,在基于CFD的船型自动优化方面具有广阔的应用前景。     

基于Operational Profile的牲畜船型线优化研究

文章利用CAESES和SHIPFLOW软件组成的优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法通过参数化建模技术实现船型的自动变换,并通过遗传算法结合兴波阻力系数的势流计算对最佳阻力船型进行搜索。以某牲畜船为研究对象,通过该优化平台对考虑实际航行工况(operational profile)下阻力最佳的直艏和隐形球艏设计方案分别进行了最优值搜索,最后通过RANS方法计算总阻力并对优化结果进行验证。研究结果表明,提出方法优化后的两种船型总阻力均降低明显,说明选用的船型自动优化方法是可行的。     

基于最小阻力的双体无人船优化设计

为了降低双体无人船在波浪中航行时的阻力,以片体长宽比、片体间距以及重心纵向位置为设计变量,根据均匀设计原理拟定不同的设计方案,运用数值计算方法对迎浪航行状态下双体无人船的静水阻力和波浪增阻进行分析,得出阻力与设计参数之间的关系,基于总阻力最小并计入总布置对船型设计的限制对双体无人船船型方案进行优选,得到波浪中阻力性能较优的方案。     

渔船球鼻艏参数优化研究

优化球鼻艏形状可以改善船舶阻力性能.本文以阻力最小为目标,提出了一种渔船球艏优化方法.首先对渔船球鼻艏进行参数化建模,以球鼻艏的设计参数作为设计变量,利用敏感性分析方法结合CFD技术对设计变量进行灵敏度分析,甄别出对阻力性能变化最为敏感的若干设计变量;然后,使用穷举搜索法对样本空间进行采样,并通过CFD技术进行阻力预报;最后建立阻力系数与设计变量之间的替代模型,利用遗传算法优化渔船性能,获得阻力最优对应的球艏形状.研究表明,在设计工况,采用该方法优化后的船型较初始船型总阻力降低2.68％.     

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.     

三体船型与单体驱护舰型阻力性能的比较试验研究

三体船型是1990年代发展起来的新船型，因为其主体长宽比远大于常规单体船型，从而在高航速时有效地降低了兴波阻力，通常具有比单体船型更为优秀的阻力性能。文章首先建立了基于二因次方法的三体船型模型一实船阻力换算方法，完成了一型长宽比约13的三体船模阻力试验，并将其结果与我国常规单体驱护舰船型的系列模型试验资料进行了比较分析。结果表明，三体船型在高航速时，其总阻力可望比单体驱护舰船型降低10％以上。     

基于近似模型的海上发射船船型优化

基于耐径向基函数神经网络模型(RBF),以火箭承受弯矩为单目标优化函数,对双体发射船船型参数进行优化研究。选定对船型参数CB和L/B作为优化变量,利用Lackenby方法,对船型参数化建模,应用最优拉丁超立方方法(LHD)选取样本点,采用二次插值方法扩充样本点数据,建立双体船运动响应及阻力近似模型,利用多岛遗传算法(MIGA)搜索最优船型。结果表明优化后船型的火箭弯矩减小3.86%,从而为双体火箭发射船的设计及相关船型研究提供参考。     

基于近似模型的海上发射船船型优化

基于径向基函数神经网络模型,以火箭承受弯矩为单目标优化函数,对双体发射船船型参数进行优化。选定船型方形系数CB和长宽比LA/B为优化变量,利用Lackenby方法,对船型参数化建模;应用最优拉丁超立方方法选取样本点,采用二次插值方法扩充样本点数据,建立双体船运动响应及功率近似模型;利用多岛遗传算法搜索最优船型。结果表明,优化后的船型可使火箭弯矩减小3.86%,从而为双体火箭发射船的设计及相关船型研究提供参考。     

高耐波性排水型单体复合船型试验研究

以某一常规单体圆舭船型为母型,研究开发了一高耐波性单体复合型。选取三个单体复合船型方案模型进行了静水阻力、规则波及不规则波试验。分析了构成复合船型的组合附体的线型、尺度与安装位置对阻力和耐波性的影响,优选出一耐波性优良的复合船型。试验结果表明,所开发的单体复合船型可显著抑制舰船的纵向运动,具有合理的线型、尺度和布局的组合附体所形成的单体复合船型,对原船的静水阻力影响不大。该船型的开发对大幅提升常规单体排水型舰船的耐波性具有较大实用价值。     

对称、非对称不同船体构型下高速非交错五体船模阻力特性（英文）

Pentamaran, a vessel with five hulls, can be an alternative for high-speed vessels due to its advantages, for instance, its excellent stability and seakeeping performance and broader deck space than an equivalent monohull with the same displacement. The destructive interference between the system of waves produced by the vessel's hulls might benefit the reduction of power consumption. This study investigated a Wigley hull form pentamaran model with five asymmetric and symmetric hull configurations and three variations of hull separation. The ship model was towed in conditions of fixed towing and calm water with Froude numbers(Fr) ranging from 0.55 to 1.00. A resistance analysis had been carried out to ensure proper comparison between the asymmetric and symmetric hull configurations. Results showed that total resistance coefficient of the asymmetries created different properties from the symmetries, that is, symmetries produced steadier trends than asymmetries. The hull separation variation caused a slight alteration in the total resistant coefficient(in magnitude) under the same configuration. Although not a single configuration outperformed the others in the entire range of Fr, three configurations were noteworthy as optimum models based on their Fr range. Moreover, a configuration of asymmetric hull with S/L = 0.22 could generate a constant destructive interference throughout the investigated Fr range.     

片体布局对四体船阻力的影响（英文）

Multihull ships are widely used for sea transportation, and those with four hulls are known as quadramarans. Hull position configurations of a quadramaran include the diamond, tetra, and slice. In general, multihull vessels traveling at high speeds have better hydrodynamic efficiency than monohull ships. This study aims to identify possible effects of various quadramaran hull position configurations on ship resistance for hull dimensions of 2 m length, 0.21 m breadth, and 0.045 m thickness. We conducted a towing test in which we varied the hull spacing and speed at Fr values between 0.08 and 0.62 and measured the total resistance using a load cell transducer. The experimental results reveal that the lowest total resistance was achieved with a diamond quadramaran configuration at Fr = 0.1?0.6 and an effective interference factor of up to 0.35 with S/L = 3/10 and R/L = 1/2 at Fr = 0.62.     

小水线面双体船船体总振动固有频率预报研究

小水线面双体船是近代发展的一种新船型，不同于常规船型的单体船，其总振动模态计算非常特殊。应用有限元法进行小水线面双体船船体总振动的计算分析，结果表明该船总振动特性满足船体振动储备要求，可以认为该船的振动性能良好。     

首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究

升力体技术已被CFD、缩比模型试验和实船试验证实,在零航速与有航速情况下均可减小船舶在波浪中的运动响应,提高船舶耐波性。该文以数值计算为主要技术手段,结合模型试验验证,开展了首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究。首先,采用自由船模拖曳的数值模拟方法,开展了基于快速性的首升力体与船体位置匹配研究,获得了首升力体在船体上的较佳位置;其次,对首升力体加装首鳍,分析了首升力体、首鳍组合与船体水动力相互干扰,获得了复合初步船型方案;再次,对复合初步船型方案加装尾板,讨论了首升力体、首鳍、尾板组合与船体水动力相互干扰,获得了复合优化船型方案;最后,对复合优化船型方案在规则波中的运动响应进行数值预报与对比分析,并预报不规则波中的减摇效果。文中的研究成果可为后续首升力体在单体船上的应用提供技术支撑。     

4千吨级单体深V复合船型模型试验研究

对新研发的4千吨级深V单体复合船型模型在拖曳水池进行了静水阻力及耐波性试验.并将单体复合船型的试验结果与常规单体深V船型试验结果进行比较,分析减纵摇组合附体对复合船型静水阻力、航行浮态和耐波性的影响.试验结果表明由减纵摇组合附体构成的4千吨级单体深V复合船型的静水阻力与单体深V船型相比变化不大,而其纵向运动得到了有效的抑制,大幅改善了单体深V船型的耐波性能.研究结果表明,由新型减纵摇组合附体组成的单体复合船型向大吨级舰船推广应用是可行的.     

Ship resistance of quadramaran with various hull position configurations

Multihull ships are widely used for sea transportation, and those with four hulls are known as quadramarans. Hull position configurations of a quadramaran include the diamond, tetra, and slice. In general, multihull vessels traveling at high speeds have better hydrodynamic efficiency than monohull ships. This study aims to identify possible effects of various quadramaran hull position configurations on ship resistance for hull dimensions of 2 m length, 0.21 m breadth, and 0.045 m thickness. We conducted a towing test in which we varied the hull spacing and speed at Fr values between 0.08 and 0.62 and measured the total resistance using a load cell transducer. The experimental results reveal that the lowest total resistance was achieved with a diamond quadramaran configuration at Fr = 0.1-0.6 and an effective interference factor of up to 0.35 with S/L = 3/10 and R/L = 1/2 at Fr = 0.62.     

SBD技术在"探索一号"科考船线型设计中的应用

文章介绍了"探索一号"科考船船体改型设计及基于数值仿真方法(Simulation Based Design,SBD)的艏部线型优化设计。首先,依据总体设计要求,对原船艏部进行了加长并开展了线型设计,采用基于RANS的数值评估方法对改型前后船舶阻力进行计算分析。在此基础上,采用SBD技术开展了艏部线型优化设计,以设计航速时的总阻力作为目标函数,FFD方法实现船体几何自动重构,利用粒子群优化算法对线型优化设计问题进行求解,设计结果表明:在满足工程约束条件下,最优方案总阻力收益十分显著,航速12kns时模型总阻力减小了7.7%,剩余阻力系数减小了26.6%。     

三体槽道船船型设计及阻力性能研究

基于原三体风电维护船船型,结合M型船主要特征要素设计改造出三体槽道风电维护船。利用数值仿真技术模拟出M型风电维护船在中高航速下船底槽道的水气两相流变化,并在此基础上进一步探索船体槽道高度、长度的变化位置对船体总阻力的影响,最终确定阻力性能较优的船型方案,从而为海上三体槽道风电维护船船型设计提供参考。