小水线面双体船阻力预报研究

小水线面双体船(SWATH)船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而其静水阻力预报是其水动力性能预报的重要内容.本文应用船舶计算流体动力学(CFD)技术并结合传统的阻力估算方法,开发了一个SWATH船型阻力数值预报集成软件系统.为了验证该系统的有效性,将其应用于一SWATH船型的总阻力和有效功率计算,并将计算结果和现有的船模试验结果进行了比较.结果表明,本文所开发的SWATH阻力预报系统可以很好地预报SWATH船型阻力随航速的变化规律以及阻力曲线峰、谷点的位置;在傅汝德数小于0.45的速度范围内,计算得到的总阻力和试验结果吻合良好.     

M船型阻力模型试验研究

为准确评估M船型的水动力特性,掌握该船型的阻力特性和船型特征,对该船型进行阻力模型试验研究。通过测定不同排水量、不同重心纵向位置下船模的阻力值、纵倾角及重心升沉值,研究排水量和重心纵向位置对该船型阻力性能的影响。试验结果表明：M船型具有与常规滑行艇不一样的阻力特性,该船型拥有2个高速阻力峰,当航速持续增大越过第1个高速阻力峰后,阻力值有明显的回落,当航速继续增大越过第2个高速阻力峰后,阻力值基本保持不变,且2个高速阻力峰出现的航速与排水量大小和重心纵向位置的相关性不大。     

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。     

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法.开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线.计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型.     

海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻研究

为研究不同球首球尾长度双体风电维护船在波浪中的阻力性能,基于CFD技术,探究适用于双体船运动响应和波浪增阻的数值计算方法.通过与试验结果的对比分析,在计算域设定和网格尺寸方面提出适用于双体船的计算方案.利用此方法计算不同球首球尾长度双体风电维护船的升沉与纵摇以及波浪增阻,为球首球尾双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考.     

海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻研究

为研究不同球首球尾长度双体风电维护船在波浪中的阻力性能,基于CFD技术,探究适用于双体船运动响应和波浪增阻的数值计算方法。通过与试验结果的对比分析,在计算域设定和网格尺寸方面提出适用于双体船的计算方案。利用此方法计算不同球首球尾长度双体风电维护船的升沉与纵摇以及波浪增阻,为球首球尾双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

新型综合科学考察船(SWATH)综合航行性能优化设计研究

2500吨级新型综合科学考察船采用小水线面双体船(SWATH)船型,系目前中国自行研究、设计的排水量最大的SWATH.围绕该船设计要求及具体特点,应用中国船舶科学研究中心在SWATH研究领域的最新研究成果一大型化、浅吃水SWATH船型优化设计及性能预报技术,对该船设计开展了系统的综合优化研究.文中给出了针对新型综合科学考察船的优化设计结果,并给出了有关优化方案的阻力、耐波性及自航模型水池试验结果,验证了该船优良的综合航行性能.     

基于波浪增阻的长球艏球艉双体风电维护船研究

根据中国海上风电场维护船的使用要求和航行的环境特点,选取快速性和耐波性良好的长球艏球艉双体船作为风电维护船船型。利用基于CFD的数值仿真方法模拟长球艏球艉双体风电维护船在波浪中的纵摇和升沉运动,计算其波浪增阻。研究球艏球艉长度和片体干扰对长球艏球艉双体船在波浪中阻力性能的影响,为球艏球艉双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

基于波浪增阻的长球首球尾双体风电维护船仿真研究

根据中国海上风电场维护船的使用要求和航行的环境特点,本文选取快速性和耐波性良好的长球首球尾双体船作为风电维护船船型。利用基于CFD的数值仿真方法模拟长球首球尾双体风电维护船在波浪中的纵摇和升沉运动,计算其波浪增阻。研究球首球尾长度和片体干扰对长球首球尾双体船在波浪中阻力性能的影响,为球首球尾双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

预报现代高速排水型船舶阻力性能的新型方尾图谱

本文根据多艘同类方尾船型与阻力实验资料,对原苏联"方尾图谱"进行了重分析,并对其高速范围的阻力进行了修正,并将速度范围由Fr=0.3～0.7扩展到Fr=0.3～1.0,长度排水量系数ψ由7.0～8.5扩展到5.0～10.重分析后新的方尾图谱可用于高速双体船的阻力估算.同时将新方尾图谱与高恩螺旋桨图谱的数据均转换成电子图表数据,直接应用Microsoft Excel进行现代高速(单体或双体)船舶的快速性计算.根据输入的主尺度和船型系数,自动对新方尾图谱的电子阻力数据进行查值和主要影响系数的修正计算,粘性影响修正与粘性阻力计算,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.实际算例与船模试验结果比较表明,本方法便于进行不同尺度方案的阻力性能比较,是一种实用、高效、灵活、便捷与可靠的计算方法.     

支柱形式对小水线面双体船波浪增阻和运动响应的影响

以小水线面双体船(small water-plane area twin hull, SWATH)为研究对象,基于计算流体力学理论,运用STAR-CCM~+,研究了SWATH的不同支柱形式对其波浪增阻及耐波性能的影响.首先对Delft-372双体船进行数值仿真计算并将运动和阻力增值与试验数据对比,验证了文中计算方法的可行性.之后分别针对不同的支柱间距、支柱斜度及单双支柱形式开展了数值计算,经对比分析发现,SWATH支柱的斜度和间距对其增阻及运动响应有显著影响,为今后SWATH船型设计和优化提供了新的方向.     

基于STAR-CCM＋仿真软件的双体船水动力性能分析

以某双体船为研究对象,基于STAR-CCM＋仿真软件,按网格无关性验证和时间步长无关性验证的要求,对双体船静水阻力进行数值方法验证,证明数值计算结果的准确性。对不同片体间距、不同片体形态和不同斜向航行角度等工况进行数值计算,分析双体船水动力性能。计算结果表明：在双体船直航时,在片体间距比为0.2、弗劳德数为0.4的工况条件下,与同一航速的其他工况条件相比静水阻力具有明显的骤升现象,且总阻力系数达最大值14.56×10-3;在片体外旋转2°时,与其他旋转角度相比阻力值最小。研究发现,无论是在直航还是斜向航行的情况下,双体船的总阻力系数均呈现先升后降的趋势,说明该船型在处于高速航行状态时具有一定的优越性。     

高速双体船阻力特征及其应用

双体船的阻力特点是片体波系间相互有干扰。当处于有利干扰时，双体船的阻力小于两个单独片体的阻力之和。干扰的实质是片体间波系的横渡干扰。作者根据三种不同横剖面形状的高速双体船在不同间距比和排水量长度系数下的阻力试验资料，分析船型、间距比、排水量长度系数对阻力的影响，得到高速双体船的有利干扰起始点Fr0和片体间流动阻塞时的FrR0根据本文推荐的Fr0和FrR计算公式，可以选择恰当的航速、间距比和排水量长度系数以满足Fr0＜Fr＜FrR，使高速双体船处于低阻的有利干扰状态。     

局部气垫双体船试验方案设计

设计1套局部气垫双体船模型拖曳试验方案,用于静水阻力试验。试验方案包括船模的设计、垫升系统、气垫内压强测量系统、气垫波形摄像系统等部分。试验除测量船模的阻力、纵倾角、重心处升沉,还监测气垫内压强的分布以及波形。并根据船模内外吃水情况,计算出湿表面积,采用二因次法换算出实船的有效功率。     

片体形式对WPCat快速性和耐波性的影响

高速穿浪双体船(WPCat)是一种集合了风浪快速性、耐波性、稳性和运输效率等多方面优势的新船型,适合在高海况的海域航行,具有良好的航向性能和经济性能。其片体线型是影响其阻力性能和耐波性能的一个重要因素。为了探索最优的片体形式,设计了不对称型、深V型、圆舭型、深V球艏型和圆舭球艏型五种不同形式的片体,在等排水量、同主尺度及船型系数相近的前提下,应用Hullspeed和Seakeeper程序对WPCat选用不同片体方案时的静水阻力和耐波性进行了计算。计算结果从静水阻力、波浪增阻及横摇、纵摇和垂荡3种运动响应等角度进行综合分析比较,结果显示选用深V型片体综合优势明显。这一结论为WPCat船型的片体设计与选择提供参考。     

双尾鳍船舶纵倾节能及其尺度效应的数值研究

纵倾节能是一种高效易行的船舶节能手段,针对纵倾节能应用,采用基于RANS求解的数值模拟方法,对不同缩尺比与纵倾角度工况下的双尾鳍内河船型绕流场进行了数值模拟。本文分析纵倾角度对阻力及其成分的影响规律;分析阻力随纵倾角度变化规律的原因并对纵倾节能相关的尺度效应进行探讨。结果表明,双尾鳍船舶以设计航速航行时,纵倾角度为首倾1.5°左右时阻力最小,且纵倾节能存在明显的尺度效应。     

水翼复合小水线面双体船阻力性能和翼航姿态计算

分析了水翼复合小水线面双体船(HYSWATH)的阻力变化规律,给出此船型各阻力成分的计算公式,并在此基础上讨论HYSWATH处于翼航状态时吃水和纵倾角的计算,形成了一套较完善的HYSWATH翼航状态阻力计算方法.该计算方法可作为初步设计阶段估算阻力和主机功率之用.     

水翼复合小水线面双体船阻力性能和翼航姿态计算

分析了水翼复合小水线面双体船(HYSWATH)的阻力变化规律，给出此船型各阻力成分的计算公式，并在此基础上讨论HYSWATH处于翼航状态时吃水和纵倾角的计算，形成了一套较完善的HYSWATH翼航状态阻力计算方法。该计算方法可作为初步设计阶段估算阻力和主机功率之用。     

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.     

两种形式支柱小水线面双体船粘性阻力计算方法研究

对船舶粘性阻力工程及理论计算方法作了介绍,构建了一典型直支柱SWATH数学船型,变换得到斜支柱SWATH,运用数值与工程估算两种方法对SWATH粘性阻力进行计算,通过对比分析,验证了工程估算的适应性以及数值计算的准确性。因此,两种计算方法在SWATH设计初始可以作为其粘性阻力计算和船型优化分析的有效工具。