高效节能装置—舵球前置导管组合体简介

1989年5月我所为江南造船厂产品——65000t散货船“中国光荣”号研制的舵球前置导管组合节能装置获得成功。该船共进行了三种装载状态的模型试验:吃水分别为12.5m,13.1m及排水量为32000t的压载试航状态。每种状态下均进行了光体(指无节能装置)、半装导管、单装舵球以及同时安装舵球及前置导管的阻力和自航试验。     

“门”字型货船最佳纵倾试验研究

正确地调整船舶航行时的纵倾是一项有效的节能措施,特别对载重量变化频繁的杂货船及带球首的船尤为重要。 上海船研所于1982年开始,对“门”字型货船进行了调整纵倾试验研究。通过变四种排水量、每种排水量各变五个纵倾状态的阻力、自航试验结果的分析,可以看出,对每一种排水量、每一个航速都存在一个最佳纵倾状态,其节能效果相当显著。 本文分析了吃水及纵倾变化对船舶阻力和自航要素的影响。通过对最佳纵倾与常用纵倾装载航行的营运经济进行分析比较可知,在最佳纵倾航行时平均每天可节油2.55 t左右。     

实尺度喷水推进船拖泵工况数值模拟与分析

对于四泵推进的喷水推进船,在巡航工况时中间加速泵通常处于锁轴状态,其拖曳阻力的大小对喷水推进器的选型以及船泵机的最优匹配有着重要影响。然而,拖泵阻力很难通过船模试验的方法获得。为此,该研究在验证均匀和非均匀条件喷水推进器数值模型的准确性基础上,采用数值试验的方法对18节航速下某双泵推进喷水推进船的实尺度"船体+两台喷水推进器"系统带自由液面的流场进行了数值模拟,计算此时喷泵拖曳阻力及其所占船体阻力的百分比。以此喷泵拖曳阻力作为参考,对尺寸与上述喷水推进泵相近的某四泵推进喷水推进船的喷泵进行了选型和设计,并对该船在18节航速下加速泵拖曳阻力的大小进行了计算,进一步验证选型时拖曳阻力取值的合理性。为消除尺度效应的影响采用实尺度模型对"船体+四台喷水推进器"系统带自由液面的非定常流场进行计算,并探索了大尺度条件下船泵系统考虑自由液面和重力影响的非定常计算方法。     

船型参数L／B对单桨型浅汔水肥大船阻力性能的影响——单桨型浅汔水肥大船系列

在单桨型浅吃水肥大船优秀母型确定的基础上，将影响阻力性能的重要参数L/B在中心点5.65附近作一小范围的系列性参数变化，以形成L/B=5.0-6.3范围的常用浅吃水肥大型船系列试验阻力图谱，并整理成L/B对剩余阻力系数Cr的修正因子KL/B的图谱和回归公式，以适应不同用户的需要，对第一L/B参数除了进行满载平浮状态的试验外，还进行了80%排水量平浮、60%排水量1.2%纵倾、45%排水量2.5%纵倾和35%排水量2.5%纵倾总计五种不同装载情况的阻力的试验，以适应实船在不同装裁航行状态下的内插需要。     

喷水推进舰艇自航运动数值计算研究

喷水推进舰艇因具备快速性和高机动性等特点而备受国内外研究人员的关注,本文以T-CRAFT登陆模型艇为研究对象,在RANS计算框架下采用VOF方法和SST k-ω湍流模型对喷水推进舰艇的自航运动进行了数值计算研究,通过与静水阻力及单独喷泵试验结果进行对比,验证了该数值计算方法具有较高的计算精度。同时,开展了设计航速下“艇泵一体”的数值模拟,分析了喷水推进舰艇在设计航速下不同时刻波形云图及流场演化过程,对比分析了艇拖曳和自航下的阻力与姿态变化。研究结果表明：艇尾兴波左右两侧对称均匀,相比拖曳艇体自航阻力增加,纵倾角增加,吃水增加,艇体流线和喷口处流线整体均匀,在转子处存在微小漩涡;水流从转子入口流至喷口速度不均匀系数降低86%,在喷口处呈现较均匀状态,从叶片进口边到叶片出口边,叶片载荷先增大后减小。进一步分析表明,中间流线相对位置0.6～0.8处载荷较大,说明相比前半段叶片,后半段做功能力更强。     

滑行艇船体性能的模型试验

利用长11．8m滑行艇船体的1：8缩尺船模，进行一系列的裸船体阻力试验。船模在静水、压载状态和一定的速度范围内进行试验。试验中测量了拖曳力、航行纵倾和下沉。其中船体浸湿面积和浸湿长度应用水下摄像确定。试验中还布置了能大量喷水的压力喷头，使船体表面不同位置均达到标准压力。应用拖曳水池中横向布置的电容探头测量波形，同时应用激光多普勒速度仪(LDV)确定船体的两个区域在几种航速下的边界层速度场。试验结果发现，船体尾部的压力较低，而邻近边界层外部的速度高于应用一般滑行理论的预报值。介绍船模、试验装置、测试步骤和测试数据实例。     

基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计

采用基于雷诺时均法的SST湍流模型对"某轴流式喷水推进泵+进水流道+船体"系统进行数值计算,查找出了该喷水推进泵和进水流道设计存在的一些问题。依据该船体阻力、设计航速和主机功率等参数重新对该船喷水推进器进行选型,进而运用三元的方法对喷水推进泵进行设计,利用参数化设计的方法对流道进行设计。采用了数值试验的方法校核新设计的混流式喷水推进器流体动力性能,计算结果表明:新设计喷水推进泵和进水流道性能优异,并且能够较好地满足快速性指标。最后,对改进设计的喷水推进器进行了快速性预报和实船试航,试航结果表明新设计混流式喷水推进器推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。     

基于STAR-CCM+的潜艇无动力低速下潜受力仿真

本文以SUBOFF AFF-8全附体潜艇模型为研究对象,对微型潜艇在执行特种任务时以3种速度、8种纵倾角姿态的组合做下潜运动的受力进行仿真。通过改变不同来流速度以模拟潜艇在不同速度下的稳态下潜,得到潜艇8种姿态下以不同速度的阻力和纵倾力矩,从而给潜艇下潜时调节首、尾压载保持受力平衡提供依据;同时进行潜艇在水下直航状态的垂向力系数和纵倾力矩系数仿真验证,结果与试验值对比误差较小。     

台湾海峡高速三体船型船长论证

基于设计要求对不同船长方案进行分析以论证适用于台湾海峡的高速三体船主尺度。根据三体船模型阻力试验数据,采用喷水推进设计方法进行航速预报以选取主机方案。同时参考母型船资料估算满载排水量,并计算运输效率、燃油成本效率及延米效率三项经济指标。采用模糊综合评价法对船长方案各项指标进行综合评判,最终确定最优船长方案。     

基于STAR-CCM+的潜艇无动力低速下潜受力仿真

本文以SUBOFF AFF-8全附体潜艇模型为研究对象,对微型潜艇在执行特种任务时以3种速度、8种纵倾角姿态的组合做下潜运动的受力进行仿真。通过改变不同来流速度以模拟潜艇在不同速度下的稳态下潜,得到潜艇8种姿态下以不同速度的阻力和纵倾力矩,从而给潜艇下潜时调节首、尾压载保持受力平衡提供依据;同时进行潜艇在水下直航状态的垂向力系数和纵倾力矩系数仿真验证,结果与试验值对比误差较小。     

单桨货船的球鼻首阻力试验及其分析

本文对两艘方形系数为0.67左右的单桨货船加装球鼻的阻力试验结果进行了分析。通过对船模阻力的分解,认为这类船的形状阻力成分占总阻力的百分率与兴波阻力成分相当,由此提出了球鼻首设计的依据。根据近30个球鼻在不同装载状态时的试验结果,归纳出一个相应的边界速度公式,以此作为鉴别球鼻效果的准则。文中还对影响球鼻效果的各特征参数作了分析,得出这类球界主要参数的参考值。     

侧体排水量比对三体船阻力性能的影响

为了探讨三体船侧体排水量比变化对三体船阻力性能的影响,基于RANSE方法,采用比较适用于三体船的Realizable k-ε湍流模型,利用VOF法捕捉自由液面,针对5种侧体排水量比方案,在不同傅汝德数下对三体船的粘性流场进行数值模拟计算,得到相应情况下的船体摩擦阻力及剩余阻力,分析比较剩余阻力曲线及自由面波形,结果表明,低航速下侧体排水量比的变化对三体船阻力性能影响不明显,中高航速下较小的侧体排水量比的三体船兴波阻力性能更佳;同时将计算结果与试验数据进行比较,验证了计算结果的可靠性。     

喷水推进装置降低船体阻力机理的仿真分析

通过对安装喷水推进装置的船体进行仿真分析,研究喷水推进装置降低船体阻力的机理。采用水动力仿真技术,对装有喷水推进装置WDJ120的12.9m铝制快速艇进行数值模拟,分析船体与喷水推进装置间的相互作用。仿真结果表明,喷水推进装置可降低船体的阻力,随着航速增加,阻力降低的效果更显著。船体阻力降低的机理主要在于喷水推进装置对船体产生垂向力,减小船体航行时的纵倾角,使船体阻力中兴波阻力分量的降低大于摩擦阻力分量的增大,从而导致船体总阻力的下降。     

浸没式喷水推进自航试验及数值模拟

浸没式喷水推进器与船体高度融合,难以通过试验的方法测量推进器各部件受力,因此文中采用船模水池试验和数值模拟相结合的方法来分析浸没式喷水推进的水动力特点。该文首先开展了船模拖曳阻力试验,测量了船模阻力、纵倾角及重心升沉。然后开展船模自航试验,测量了船模纵倾角、升沉及轴的转速、力矩、推力等数据。基于CFX软件,对拖曳阻力试验及船模自航试验进行了数值模拟。在四个不同航速下的数值模拟中,阻力计算误差在3.7%以内,轴推力计算误差在2.7%以内,轴力矩计算误差在4.6%以内,试验测量值和CFD预报值吻合较好。通过数值模拟可以进一步得到浸没式喷水推进器上各部件的受力情况,泵的流量、扬程及其它流场信息,克服了浸没式喷水推进器推力测量和流场测量的困难。     

水翼艇喷水推进器的运转性能浅析

在进行喷水推进自航试验水翼艇的研制工作中,为了弄清转速、航速(指进流速度,以下同)、主机功率和艇阻力之间的相互关系,以及预报试航中可能出现的向题,曾效仿螺旋桨的运转性能图谱(检查图谱或定额图谱,见图1)进行了喷水推进器的运转性能计算[1]。经计算发现:当水泵转速恒定时,喷水推进器     

《船舶与海洋技术喷水推进水力性能试验》国际标准研究

中国船舶及海洋工程设计研究院基于其在喷水推进水力性能试验方面的研究工作,形成了国际标准（ISO 4679）：《船舶与海洋技术喷水推进水力性能试验》,文中对该国际标准的主要内容进行介绍。ISO 4679规定了喷水推进水力性能试验的术语、验收准则、试验方法和试验报告等内容,并提供了试验报告格式和试验装置的参考案例。喷水推进水力性能试验包括水力性能试验和汽蚀性能试验,针对科学研究和出厂验收2种不同用途,可被划分为A级和B级2种精度等级。A级为精密级,适用于标称直径在300 mm及以下的水力模型或精度要求高的实型试验;B级为工程级,适用于中小型实型产品的批量试验验收、中间试验模型泵的检验。对于不同的精度等级,标准中均规定了相应的验收准则。ISO 4679的制定,在喷水推进水力性能试验领域为相关各方建立了统一的对话平台,降低了技术交流壁垒,有利于推动喷水推进试验技术的进一步发展。     

GONDOLA型多波束附体对船舶阻力性能的影响

文章采用数值模拟的方法对船舶光体、光体+多波束附体分别进行了模拟计算。收敛后提取典型航速下的自由面兴波图及表面流线图、不同航速下的模型阻力值等,然后对模型阻力进行汇总及实船换算,得出船舶阻力数据表,绘制船舶阻力曲线图。本研究成果很好地说明了数值模拟方法在流场信息表达及船舶阻力预报方面的优势,多波束附体对船舶阻力性能的影响,为船舶快速性设计及多波束附体线型优化提供了依据。     

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。     

喷水推进三体船阻力与自航数值模拟研究

建立考虑纵倾角及重心升沉等姿态变化的喷水推进三体船阻力数值计算方法,并与船模拖曳阻力试验进行对比,再开展船模自航试验的数值模拟,分析数值计算与模型试验的误差。通过数值模拟可以进一步得到喷水推进器上各部件的受力情况、泵的流量、扬程及其他流场信息,为研究船体与喷水推进装置的相互作用影响规律以及喷水推进与高速三体船的总体匹配设计提供参考。     

尾升力板及尾楔形板对滑行艇性能影响的预估方法

一、绪言所谓一较佳的滑行艇线型是指在某一航速范围和装载状态而言的,不可能在所有范围内均是最佳的。即使对同一艇,若在设计装载状态下有较佳的航态及阻力性能,当装载状态改变后就可能不佳了。图1为“B”艇原设计装载状态(A/▽~(1/3)=6.86)和负荷加重后(A/▽~(1/3)=6.20)两种装载状态在同一重心位置条件下的