五体船兴波阻力线性理论计算与CFD数值模拟

五体船是继当代三体船之后提出的又一种多体新船型,该新船型付诸实用前必须对其兴波特性和侧体布局减阻设计进行研究。根据五体船各片体的科钦函数线性叠加和坐标变换原理,提出了基于片体科钦函数展开的分项算法和基于片体科钦函数叠加的整体算法求解多体船兴波阻力,得出了单体船、三体船、五体船通用的线性兴波阻力公式。应用CFD通用软件进一步分析五体船阻力及片体兴波干扰特性,提出了基于CFD模拟的自由面波形观测的五体船片体布局优化,对各种侧体布局下的五体船兴波特性直观地定性判定。根据综合兴波阻力线性理论计算和粘性流体动力CFD求解所得五体船阻力结果及其特性,提出具有工程实用意义的五体船优化构型方案。研究表明,势流线性理论计算和CFD求解五体船阻力的方法和所得五体船优化构型方案具有广阔的应用前景。     

基于非线性规划法的实用船型首部优化设计方法

为了得到阻力性能优良的实用船型,以线性兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法探讨最小总阻力船型的优化设计方法.以总阻力为目标函数(其中兴波阻力采用Michell积分进行计算),船体表面型值为设计变量,排水量不减为基本约束条件,再考虑实用船型的附加约束条件,对船体首部形状进行优化研究,得到改良船型.对优化前后的船型再利用Rankine 源法进行兴波阻力数值计算,进一步评估优化后的降阻效果.最后给出了实际船型(集装箱船)的优化计算实例,明显的降阻效果证实了本优化设计方法的可靠性.     

用tent函数计算兴波阻力及优化船型问题

本文用理论方法计算了兴波阻力和改良船型的型值。理论计算可分下列两种情况: (1)对基本船型的水线迭加曲线薄船函数以计算其对应的改良船型。 (2)对基本船型的曲表面迭加曲面薄船函数以计算其对应的改良船型。 本文利用C.C.Hsiung提出的用tent函数方法计算兴波阻力。用SUMT混合罚因子优化技术计算改良船型的型值。 本文以y=(1-x~2)(1-z~4)数学船型和Series 60实用船型为基本船型,用tent函数方法对它们进行了兴波阻力计算,并且与其它兴波阻力计算方法进行了比较。本文还以上述两种船型为基本船型进行了改良船型的计算,并且得到了与它们相应的理论改良船型。     

基于兴波干扰的三体船构型数字化优化方法

研究了基于主体、侧体间兴波干扰的三体船构型数字化优化方法。根据均匀设计原理建立了不同侧体布局的三体船模型,运用基于细长体理论的数值方法计算了各方案的兴波阻力系数。通过计算兴波干扰值,分析了三体船构型与兴波干扰的关系。最后,根据兴波干扰得出优选方案。     

穿浪双体船兴波阻力研究

对穿浪双体船（WavePiereingCatamaran,简称WPC）兴波阻力理论计算方法进行了研究,在此基础上对一艘穿浪双体船模型的兴波阻力进行了理论计算,并将理论计算结果与模型试验结果、25°系列阻力图谱计算结果进行比较,探讨了片体修长系数、片体间距对WPC兴波阻力影响的规律。     

三体船兴波阻力计算方法比较及兴波干扰研究

分别利用Noblesse细长船理论和薄船理论,以Wigley三体船为例计算傅汝德数在0.20～0.70范围内多个侧体布局下的兴波阻力,探讨三体船两个侧体间和3个侧体之间的兴波干扰,得到对三体船设计具有指导意义的结果。通过与试验结果比较表明,基于首阶近似,不考虑线积分项的Noblesse细长船理论兴波阻力系数的计算结果与薄船理论非常相近。考虑线积分项的Noblesse细长船理论兴波阻力系数计算结果小于薄船理论的计算结果,后者量值更接近于试验值,但是两种计算方法的兴波阻力系数曲线凸凹点对应的傅汝德数相近,表明两种计算方法对兴波干扰现象的计算预测是相近的。研究表明,用薄船理论计算三体船的兴波阻力,探讨多体船侧体之间的兴波干扰目前是一种简便、可行的方法。     

高速三体船兴波阻力与片体布局优化研究

本文据线性兴波阻力理论推导了辅船体与主船体水下体积不相等情况下的兴波阻力计算公式,据此以数学船型作为片体对高速三体船片体兴波干扰规律、兴波阻力曲线规律进行了研究,并采用简单枚举与等值线图谱相结合的方法对片体布局优化问题进行了探讨.     

船舶力学学术委员会阻力性能学组举行“波型分析”专题讨论会

一九八二年十月二十四日至十月二十九日,船舶力学学术委员会阻力性能学组在浙江普陀召开了“波型分析”专题讨论会。全国有关方面十六个单位的五十二名代表参加了会议。船舶力学学术委员会主任方文均出席了会议,并号召广大船舶力学工作者向船舶流体力学几个难题之一的兴波理论这个堡垒攻关,争取在将理论成果应用于最小兴波阻力船型设计方面做出具体成绩。阻力性能学组组长陈阜生同志主持了会议。     

基于兴波数值模拟的RANS求解器加速方法研究

文章使用兴波数值方法对带自由面的RANS求解器进行初始化,将势流兴波数值计算的流场速度、压力和体积分数作为RANS求解器的初始值,研究其对RANS求解器并行计算速度的影响情况.通过对两条实用船型的计算验证表明:使用兴波数值结果初始化的RANS求解计算时间能缩短50%左右,且该方法对计算结果影响不大.     

应用双二次样条函数计算高速双体船的兴波阻力和改进船型

本文提出了计算双体船的兴波阻力和运用二次规划方法求最小兴波阻力船型的方法。根据Michell的线性薄船理论计算双体船的兴波阻力。通过用双二次样条函数表示船体曲面，双体船的兴波阻力系数表达为型值的二次武。进一步运用二次规划优化方法改进船型，并在目标函数中增加了光顺性项，有效地控制了改型后船体曲面的光顺性。本文计算了双体船在不同间距船宽比下的兴波阻力系数，并对藏体间距船宽比为2、Fr数为0．50的高速双体船加以改进。理论计算取得了明显的降阻效果。模型试验结果表明剩余阻力系数也有较大幅度的下降。理论计算和模型试验结果的一致表明了本优化方法的可靠性。     

船舶兴波运动的非线性现象算法研究与仿真

船舶在静水和波浪条件下的兴波运动是一种典型的非线性运动,为了提升船舶的动力性能,有必要系统性对船舶的兴波运动,尤其是兴波阻力等特性进行研究。数值分析和流体仿真是进行船舶和流场分析的重要工具,本文介绍了船舶兴波运动分析的数值分析基本理论,利用面元法和NAPA求解器,建立船舶的有限元模型,进行船舶兴波运动的仿真分析。     

船模兴波波形测量采集系统

本文主要论述了在船模水池中，船模兴波波形测量、计算机数据采集、处理的软硬件系统，并以实例说明该系统在兴波理论研究、船型优化中的实用性。     

方艉舰船及加装尾板的兴波阻力计算

本文给出方艉舰船兴波流场和阻力的实用计算方法，并用于加装尾板的情况，可以计算方艉舰船在加装尾板后的兴波阻力、尾流场，以及尾板长度、反角等因素变化导致流场及阻力上的差异，从而对尾板的设计方案从数值计算的角度作出比较。     

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.     

双体气垫船主要要素对兴波性能的影响

本文用线性化水波理论,建立了双体气垫船兴波的数学模型。在两片体的中心面和压力面上分布Ｋｅｌｖｉｎ源,由于两片体之间及片体与压力面之间的相互干扰较小,故未予考虑,当片体为方尾时用虚长度方法进行处理,并用帐蓬函数表达片体及压力面分布,使计算简便,并以此数学模型为基础,计算了双体气垫船的远场兴波波形,计算结果与数学船模及实用双体气垫船模（ＳＥＳ４）的试验结果吻合较好,这证明了用此数学模型计算双体气垫船兴     

一种双体船兴波阻力计算方法

本文基于前期对Noblesse新细长船理论的改进工作，将改进的Noblesse新细长船理论应用于双体船，给出了一种双体船兴波阻力计算方法。以数学船模为例计算了兴波阻力和远场波形，理论与实验结果吻合较好。     

运用线性兴波理论进行船型设计与改进

通过导出简化的兴波阻力理论公式,提出一种运用线性兴波阻力理论进行船型设计与改进的方法。实际应用结果显示,该方法对船型改进很有效,可供船型设计部门及人员应用。     

双支柱小水线面双体船阻力理论预报

根据线性兴波理论推导了双支柱小水线面双体船兴波阻力公式。粘性阻力采用传统的经验公式。编制了阻力预报软件。对某实船SWATH2进行了阻力计算，给出了计算结果。     

非线性兴波数值方法在高速三体船侧体布局方案比较中的应用

为使三体船侧体布局方案阻力性能比较更加可靠,对单体船非线性自由面边界条件的兴波阻力预报程序进行改进,成功开发了考虑升沉和纵倾影响的三体船非线性兴波阻力预报程序,对15种侧体布局方案的Wigley三体船兴波阻力进行计算,并将其与线性薄船理论计算结果、线性自由面条件的Dawson型方法计算结果、模型试验结果进行比较,表明非线性兴波阻力数值方法能够更好地反映三体船兴波阻力特性,用于三体船侧体布局优化设计时较其他2种数值方法更加可靠.     

小水线面双体船片体的兴波阻力研究

本文以一个基本母型为基础,通过变换船型要素得到一个系列船型,用Tribon软件生成了各方案的型线,应用Shipflow软件对系列船的兴波阻力进行了计算,得到主要要素与兴波阻力之间的一些规律,为确定主要要素提供了阻力性能方面的依据。为了验证Shipflow的计算结果,对基本母型进行了船模阻力试验,并与理论计算结果进行了比较。