船体阻力数值预报研究及黏性流场计算

采用SIMPLE算法求解不可压缩RANS方程,对KCS船体阻力计算精度进行研究。采用VOF方法捕捉自由液面,采用切割体网格技术划分整个流域。以自由模为例,首先分析边界层划分方式、湍流系数的确定对阻力的影响,为阻力的精确预报提供基础。其次,在合适的网格方式上,提出采用序列二次规划(NLPQL)法建立基于湍流系数的优化系统,以寻找到最适合船体阻力计算的湍流系数。然后,在最合适的网格及计算方法下计算不同航速下KCS船受到的总阻力、船体表面及周围流场分布,讨论约束模和自由模在阻力预报、流场捕捉上的差异,并分别将阻力计算结果与模型试验进行对比,从而验证本文算法的可靠性。本文研究内容能够为船体阻力的精确预报提供一定参考。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图。最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴。     

基于回归分析方法的船舶阻力估算

阻力预测是船舶设计的重要环节。本文采用多种阻力预测方法对KCS船舶、KVLCC2船舶、Wigley船型以及NPL圆舭艇的阻力进行估算,验证多种阻力预测方法的计算精度和可靠性,探究各种阻力预测方法的适用范围。结果表明,基于回归分析方法计算常规排水型船舶阻力和基于细长体方法计算瘦长船型和方尾船阻力的方案可行。船型特征是选择阻力预测方法的首要因素。细长体理论计算的自由面波形结果基本令人满意。本文对船舶阻力估算方法的研究起到一定的借鉴和参考作用,同时也提供了一系列阻力计算的验证算例。     

双体船阻力的尾流波型测量和理论计算

本文首先以力的观点和能量耗散观点将双体船阻力进行划分,然后采用微叶轮船模粘性阻力自动化测试系统和船波自动测试系统,对各阻力成份随片体间距和速度变化而变化的规律进行研究,同时将基于线性波理论的双体船波型阻力的理论计算值与双体船波型阻力的测试值进行详细的比较,探讨线性波理论和适用性。     

船舶紧急制动新方法

本文基于增加船体或附体阻力进行紧急停船的方式,提出一种将船舶艉封板处艉封板落入水中的新型船舶紧急制动方法。本文基于STAR-CCM+,运用平均雷诺数方程和Realizable k-ε湍流模型,对船舶采用提出的制动方法制动时的阻力进行预报。并与传统的制动方法预报阻力进行比较发现,本文提出的新型船舶制动方法合理、有效,并具有较强的工程研究意义。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图.最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴.     

广东北江干货船的线型优化

运用仿射变换对现行北江干货船的线型进行变换,建立船舶阻力计算模型。采用随机函数产生一组随机参数,根据阻力计算所建立的数学模型,换算出新船型的阻力,并采用遗传算法对新船型的阻力进行排序和优化,求得阻力性能最优的新船型。     

基于CFD的双体船航行阻力研究

为研究双体船结构航行阻力,首先建立其几何模型,并将其简化为一二维流场,将流体力学理论与湍流能量耗散方程相耦合,对船身航行阻力进行流体动力学计算,得到其航行阻力特性参数。计算结果表明:本文采用的方法收敛速度较快,稳定性较好,能够有效计算船舶航行阻力,可为船舶结构设计提供参考。     

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.     

极地科考破冰船冰阻力与静水阻力协同优化设计

极地科考破冰船作为一种需进行破冰作业和远距离大洋航行的特殊船型,在设计上需同时考虑静水阻力和冰阻力的影响。采用CAESES软件搭建优化设计平台,通过自由曲面变形方式对影响冰阻力明显的船首区域进行型线变换,采用势流方法和经验公式分别求解船舶受到的静水阻力和冰阻力。将这2种阻力的加权和作为目标函数,结合NSGA-II算法对阻力最佳的船体线型进行搜索,实现对船型的快速优化。研究结果表明,采用该优化方案能使船体冰阻力下降5%,而静水阻力几乎没有变化,新船型满足所需的阻力优化要求。     

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。     

浮式生产储油系统FPSO远洋拖带阻力研究

为研究浮式生产储油系统FPSO远洋拖带阻力,本文对比分析了《海上拖航指南》和DNV GL指南中的二种拖航阻力计算方法特点,以FPSO(船型)和圆筒型FPSO(SSP系列)为例,采用二种计算方法对其拖航阻力的计算,结论:采用CCS方法进行拖航阻力估算时,被拖物结构物的反射系数应小于0.7,拖航速度应选择至少6Kn。     

混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的应用

为探讨适用于滑行艇全航速段数值模拟的网格划分方法,本文采用CFD技术研究了混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的适用性,采用了不同数量的混合网格对滑行艇粘性绕流场进行了数值模拟,对阻力进行了计算,并且对比了不同网格数量对计算结果的影响,分析了其中的原因,得到了适用于滑行艇阻力数值计算的混合网格。在此基础上采用所得到的网格划分方式对滑行艇全航速段进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,两者吻合较好。     

工程船舶拖航总阻力预报方法

为保证工程船舶在拖航过程中的安全性,对拖航阻力预报方法进行研究.在分析船舶拖航阻力组成成分的基础上,阐述各阻力成分的计算方法.以某肥大型工程船为例,采用模型试验的方法对其静水阻力性能进行评估,采用经验公式对其在中等海况下的风阻力、波浪阻力和海流阻力进行估算,最终得到其拖航总阻力.试验和计算结果表明:当船舶航速较低时,风...     

利用数值计算分析阻力性能方法初探

对于船型设计而言，关键问题是研究船型变化对阻力产生的影响以及线型的优化，由于通过传统的水池实验方式存在费用高，周期长等问题，许多研究人员正在研究利用计算机通过数值分析方法进行分析。本文分别采用经验法、图谱方法和数值计算方法对2000TEU集装箱船阻力性能进行分析，并对结果进行了对比。对理论计算阻力性能的可行性进行了初步探索。     

基于离散元模型的冰阻力数值研究

为了研究船舶冰阻力的预报方法,采用离散元模型对冰区航行船舶在平整冰中航行的冰阻力进行数值计算。船体结构由三角形网格离散,同时利用具有粘结-破碎特性的球体单元、三维拓展圆盘和拓展多面体单元构造海冰的离散元模型,并考虑拖曳力和浮力对海冰的影响。本文基于离散元方法,计算船模受到的总的冰阻力,研究海冰厚度、弯曲强度和航行速度对冰阻力的影响,并与Lindqvist经验模型计算的冰阻力进行了分析比较。研究结果可为冰区航行船舶冰阻力预报以及初步设计优化提供参考。     

计及渔具影响的拖网渔船阻力性能预报研究

本文对某拖网渔船在考虑渔具作用下的船体阻力进行研究,以不同纵倾角设定渔具影响的五种工况,对船体阻力进行性能预报,对其阻力成分进行了比较分析,得出不同阻力在不同工况时的变化情况。同时结合船模水池阻力实验,通过对数值模拟和实验结果分析得出,渔具对拖网渔船阻力的影响规律,从而预报船体阻力性能。     

海上风电地震液化评价中国内国外两类方法的思考

本文先对标贯试验法和静力触探周期阻力比法等两类国内外普遍采用的工程地震液化评价方法的优缺点进行了比较系统的理论分析,指出了国内采用的标准贯入试验法进行海洋工程地震液化评价的不足之处和国外采用的静力触探周期阻力比法评价液化的优点,然后以某海上风电工程为例,分别采用这两种进行液化分析比较,     

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％.     

中国新型极地考察船冰载荷预估研究（英文）

本文针对中国新型极地考察船所受冰载荷进行了研究,其中包含了平整冰阻力和浮冰碰撞力。对于船舶设计者和建造者来说,船舶冰载荷的预估非常重要。本文采用经验公式方法计算了该船在平整冰中航行的冰阻力,并且与模型试验结果进行了对比。结果显示,计算和试验结果中的冰阻力都随船舶航行速度的增大而增大,经验公式方法可以预测出合理的平整冰阻力。通过计算得到了该船的性能曲线,即该船在不同厚度平整冰中航行所能达到的速度。此外,本文还考虑了该船与圆形浮冰之间的三维斜向碰撞问题,采用解析方法评估了浮冰对船舶的撞击力,研究了撞击位置、法向框架角度以及浮冰尺寸对碰撞力的影响。基于计算结果,本文就冰载荷的预测进行了讨论并提出了一些建议。