水翼增升双体船阻力预报方法研究

本文介绍了作者在对水翼增升双体船的系列船模试验研究的基础上,对水翼和船体的阻力与升力进行了计算与分析,并由此引入了对这种全新船型的阻力计算与预防方法。该方法可以扩展应用至具有相似双体船型参数和不同水翼参数的水翼双体船的阻力预报。     

基于CFD的36英尺水翼双体船阻力与运动预报（英文）

近年来,兼具双体船和水翼船优点的水翼双体船迅速发展。本文通过对一艘36英尺的水翼双体船的实船试验和CFD仿真,得出最佳的双体船水翼配置形式。本文的CFD仿真主要针对迎波状态下阻力和运动,通过STAR-CCM+进行仿真,结果显示:在相同航速下,相比没有安装水翼的双体船,安装了水翼的总阻力减小量高达26%;同时,在相同的海况下,安装水翼可以将航速提高7 kn,速度提高了21%。同时也得到了最佳的水翼配置:艉部攻角-0.2°、艏部攻角1°,在该配置下最大航速40 kn时的最低总阻力为628 kN。仿真计算结果与实船试验非常接近,表明本文所提的水翼双体船阻力和运动预报计算方法是合理可行的。     

重心位置对水翼复合小水线面双体船阻力性能的影响

本文采用Star-CCM+计算软件来研究重心位置对水翼复合小水线面双体船阻力性能的影响。以静排水量为1000t的水翼复合小水线面双体船为研究对象,研究不同速度下重心位置对于船体阻力性能的影响,对提高复合船型的阻力性能有重要意义。     

高速双体滑行艇加装水翼试验研究

双体滑行水翼艇是一种集双体滑行艇和水翼艇为一体的复合型高速艇,通过双体船增加艇自身横向稳性及其耐波性。在双体滑行艇两片体内侧增设滑行水翼面,在运动过程中,航速达到一定值后,水翼的水动效应为艇体提供一定的升力,使艇体上升,减小艇底湿面积及其阻力,使双体滑行艇阻力大大降低。双体滑行水翼艇兼备了双体滑行艇和水翼艇两者优点,双体滑行水翼艇综合解决了高速艇稳性和快速性问题,使艇的技术性能得到很大的提高。     

基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船姿态控制

研究基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船在波浪中运动的姿态控制器的设计。首先对水翼双体船运动的非线性数学模型在平衡点线性化，建立水翼双体船的线性模型；然后应用状态反馈H∞算法设计水翼双体船的姿态控制器；最后利用Matlab的Simulnk工具箱，以高速水翼双体船HC200B-A1为例进行仿真研究，结果表明该控制器设计能够有效地减少波浪引起的不利船体摇荡，使得船体在波浪中保持在预定的姿态。在同样参数条件下，对状态反馈H∞控制器与线性二次型调节器(LQR)设计的控制效果进行比较，显示前者的控制效果要优于后者。     

水翼对高速双体船纵向减摇性能影响研究

基于水翼在高速双体船上的广泛应用,运用Fluent软件,通过在水翼的攻角、尺寸、安装方式方面进行选型设计,研究水翼与高速双体船之间的相互影响,并且基于静特征数的附体减摇能力分析方法,研究静水中水翼对高速双体船的纵向减摇性能。计算分析结果表明,水翼对高速双体船的纵向运动能起到一定的辅助作用,可以减缓船体的纵摇与升沉。     

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。     

长江水翼客艇Ⅱ号附体设计特点及试验分析

本文简要分析了国外水翼艇附体的一些特征,重点介绍长江水翼客艇Ⅱ号(以下简称水翼Ⅱ号)附体的特点。由试验证实,将舵、水翼支柱和尾轴支架组合为一体,用一剖面代替三个不连续的剖面,可得到令人满意的阻力性能,满足附体阻力控制在总阻力的20％以内的设计要求。文中还介绍了水翼Ⅱ号三种附件组合体方案及模型阻力试验分析。     

带自控翼穿浪双体船纵向运动研究

减小穿浪双体船在波浪上的纵向运动对提高其性能具有非常重要的意义。本文在传统固定水翼和尾压浪板的基础上引入自控翼系统,根据切片理论,利用Matlab编程计算穿浪双体船的纵向运动。根据计算和试验结果分析得到水翼的最佳运动控制方式,进而得到穿浪双体船带自控翼时的纵向运动。对比结果表明,自控翼系统可以较大地减小穿浪双体船的纵摇幅值。     

近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算.以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果.以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合.本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真.     

水翼复合小水线面双体船低阻特性的数值分析

为了获取高速航行的复合船型的阻力,基于Star-CCM+软件平台,考虑到航行姿态变化的影响,通过求解RANS方程和船体运动方程,采用DFBI的方式实时监控船体受力,在运动稳定后得出船体的航行姿态及阻力。本文选取一定速度范围内的水翼复合小水线面双体船进行数值计算,并和模型试验进行对比,计算结果与试验数据吻合较好,较适合该类船型的阻力估算。     

水翼增升穿浪双体船的开发研究

本文介绍了作者在对穿浪型双体船型线参数的船模试验研究的基础上，通过在两个片体间引入一个和二个增升水翼，对一些主要的船模参数进行了系列优化试验，由此获得的水翼增升穿浪双体船显示了其优越的水动力性能。该船型可应用于遮蔽和沿海海域或作为海峡高速渡轮。     

基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。     

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。     

高速双体船船型及降阻措施

本文根据三条不同船型高速双体船模型的试验结果，讨论了船型及片体间距对阻力的影响。同时，为了降阻目的，还进行了安装尾压浪板、消波水翼以及首压浪条等模型试验。试验结果表明：这些措施只要恰当地应用，将是有收效的。     

双体船阻力的模型试验和理论计算

本文以一般棱形系数0.645的海洋双体船为对象,通过兴波阻力理论计算和模型试验研究,对双体船的阻力问题作了较详细的探讨。双体船的兴波阻力系由自身兴波阻力和干扰阻力两部分所组成,主要是船型形状、佛氏数和间距船长比的函数。根据薄船理论对双体船阻力利用电子计算机进行了一系列计算,研究了不同间距和航速变化对阻力的影响。计算表明,在佛氏数0.30至0.36范围内,尚选择适当的间距,有可能出现有利干扰。在产生有利干扰的区域内,最佳间距随着佛氏数的增加而减小。而在佛氏数0.36至0.50范围内,双体之间的相互作用将增加阻力,因此,双体船的总阻力大于当间距为无限大时的阻力。文中通过模型试验与计算结果作了比较,证实了上述的结论。但在阻力定量和决定最佳间距方面,薄船理论计算与模型试验结果之间尚存在着一定的差距,由模型试验得出的最佳间距往往大于理论计算。试验中并说明当佛氏数小于0.30,如果间距船长比大于0.25,则间距对双体船的阻力影响不大。最后并和一般等长度、等吃水和等排水量的单体船的阻力作了相应的比较,指出虽然在低速时双体船的摩擦阻力较大,但当佛氏数大于0.34,由于双体船具有较大的长度排水量比,其总阻力小于单体船。     

11.8m翼滑艇阻力性能的模型实验

选择具有浅V滑行面及T型水翼11.8m翼滑艇进行阻力研究。进行了翼滑艇模型的阻力实验。选择两个不同的初始安装角(-1.5o及0o),分别进行阻力实验,然后对结果进行综合分析与比较,得到了该型翼滑艇阻力性能的有关结果,纵倾状态随航速的变化情况,以及不同水翼安装角对阻力性能的影响。实验结果表明该船型在高速阶段阻力性能优于尺度相近滑行艇,水翼的设计基本符合要求。实验结果可应用于实船的设计。     

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。     

穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计

穿浪双体船在海洋中高速航行时,纵向运动会对其性能造成不利影响,产生的垂向加速度使乘员晕船,设备短期失效。为了解决此问题,首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型,然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数,将随机海浪作为外界干扰,以T型水翼为纵向运动稳定装置,进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象,利用状态反馈H∞控制策略设计控制器,对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。结果表明:状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动,降低晕船率,为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。