水动推进力及其应用

考虑到三维效应和重力影响,提出研究设置导流槽的船底在水面滑行激起的流场以及作用在槽和船底浸湿面上的水动力。该导流槽的顶部曲面前低后高,对船底基面形成倾角。运用严谨的数学物理方法解决问题,求得描绘三维流场状况的解析函数．由此获得船艇前进时出现在槽顶部曲面上推船艇前进的水动推进力和向上的水动升力定量值的解析表述式。将船底浸湿面设计成设置导流槽的外形,建成实船试航,通过卫星跟踪的GPS系统实测获得的数据证明了水动推进力的存在,且它随着航速的提高而迅速增大,于是船速以及稳定性、安全性均得以犬,幅提高。实船设计时,可通过合理调整表述式中的物理参数,设计建造整体性能远优于常规船艇的实船。     

水动离心力及其应用

针对常规船艇在高速前进时转弯易失去稳定性,继而出现向心倾覆的危险,提出在船底浸湿面设置一对平行对称于船底纵向中心线的导流槽、且在船舷设置压浪阻溅流挡板,从而使船艇转弯时能激起足够强大的水动离心力、水动推进力、水动升力和相应的水动抗船体向心倾覆扶正力矩、水动助回转力矩。依据上述理论和实船、实航的试验结果,证实设置涌浪导流槽和挡板后形成的这些水动力和相应的水动力矩能使船艇在转弯时既保持机动灵活,又能高速稳定与安全。     

水动反冲击力及其应用

船艇迎浪前进时,在风浪冲击下,艏部会高高翘起、而后又在波谷中跌落,形成纵摇、拍击、颠簸、失速、航速下降、稳定安全性降低等缺点。为了克服这样的不良航态,必须在水动力流场中,造成克服这些弱点的水动力和相应的水动力矩沿船体合理分布。为此,提出设置不同于常规船艇的船底浸湿面外形,使之产生足够强大的水动反冲击力、水动升力及相应的水动航向稳定扶正力矩,确保船艇不偏离目标;凭借足够强大的的水动升力和相应的船艇纵向稳定扶正力矩,消除船艇的纵摇拍击;以相应的船体横向稳定扶正力矩来克服船艇的横摇摆动。最终确保船艇平稳高速地破浪前进。而在风浪中转弯时所激起的强大水动离心力、水动反冲击力、水动升力和相应的水动助回转力矩、水动抗船体向心倾覆扶正力矩又能使船艇以很小的回转半径高速、稳定、安全地在风浪中转弯。     

一种崭新的船舶运行原理

这是一项原理性的发明,已获得22个国家的发明专利.该发明提出一种特别的船体浸湿面外形布局,可在不改变原推进系统及其推进功率的情况下,大大提高船艇的性能:船艇前进时激起水动推进力、附加水动升力和相应的水动力矩,从而大幅度提高航速和航向、横向、纵向的安全稳定性;转弯时激起水动助回转力矩和抗船体横向向心倾覆力矩,使船艇可以很小的回转半径和横向倾侧,安全迅速地完成回转;迎浪前进时激起水动反冲击力、附加水动升力和相应的水动力矩,可以抗颠簸失速、纵摇拍击和横摇摆动,使船艇平稳高速地前进,平稳安全地完成回转.应用该原理建造的小型船艇的实航试验证明了其确实具有上述性能.     

全垫升气垫船内部流场的数值模拟与改进

应用计算流体力学(CFD)方法对全垫升气垫船气囊内部的气动特性进行数值模拟计算,获得了气囊内的三维流场分布.其中的关键问题是气囊的排气孔壁面的处理,文中采用了多孔介质模型进行近似,针对气囊前后端压力不平衡的问题,分别采用在进气道内设置导流叶片和在气囊通道中设置隔断两种方法使压力趋于平衡,并通过数值试验找出其最佳位置.此外,文章还对实船相似设计的合理性进行了讨论.     

基于高维数据点的玻璃钢船艇曲面建模方法研究

采用高维数据点丰富船体曲面型值点信息,借助数据库实现型值点数据的快速分类,提供玻璃钢船体自由曲面的三维建模流程,基于三维建模软件UGNX的二次开发,实现曲面的自动生成。为玻璃钢船艇的母型船变换,以及结构、舾装等设计提供真实的三维环境,大大提高玻璃钢船艇的设计效率和设计精度。     

应用UGNX二次开发实现玻璃钢船体曲面三维建模

在UGNX三维建模软件二次开发的基础上,采用高维数据点丰富船体曲面型值点信息,借助数据库实现型值点数据的快速分类,提供玻璃钢船体自由曲面的三维建模流程,从而实现船体的自动生成。为玻璃钢船艇的母型船变换,以及结构、舾装等设计提供真实的三维环境,大大提高玻璃钢船艇的设计效率和设计精度。     

平头方尾运输船舶开槽减阻研究

传统的平头方尾型运输船舶具有载重大、吃水浅的优点,但航行阻力大,航速低。本文针对该船型开展了开槽减阻的研究,通过在船底开设纵向槽道对艏部高压区进行引流减阻,来实现该船型高航速运输的要求。船体流场及阻力采用RANS方法进行数值模拟,并计及航行姿态的变化。通过改变槽道长度、宽度以及槽道顶板的形状,研究了减阻效果与槽道几何尺度的关系。针对某型船船的研究表明,船底槽道的引流量是影响减阻效果的主要因素,当采用纵向贯穿的槽道,且槽道顶板的折角点设在船中时,可使原船30节时的减阻率达到24%以上。     

基于NURBS的船体与桥墩间水动干扰力及力矩的非定常计算

本文在一些假设下完成了船体与桥墩之间水动干扰力及力矩的数值计算工作，所采用的方法是基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维Rankine源边界元法，即将船体、桥墩的几何形状以及流场中待求的物理量分布完全表达成NURBS的形式。给出了船体通过圆柱形桥墩时的水动干扰力及力矩的数值计算结果，并进行了一些分析。     

船舶推进中的节能技术研究

船舶推进中的节能技术研究是航运界和造船业共同关注的重要话题.文中研究了如何从设置船体附加物和改进动力装置两方面来实现推进节能；分析了通过半导流罩和舵附推力鳍设置来提高推进效率的原理及实船节能效果；并通过主机选型、降速航行、废热回收、轴带发电机配置等技术的实船应用,论证了各项技术的节能效果,对开拓船舶节能设计思路具有帮助...     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟在复杂流态下的应用

基于平面二维水流数学模型和船舶航行操纵数学模型的基本原理,开发了适合内河航道的曲线拟合坐标系下的船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,船舶航行操纵数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型。在实船和船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验验证的基础上,通过复杂流态河段船舶航行操纵数值模拟的研究,表明该船舶数模基本能够模拟船舶在复杂流态下的航行操纵情况。     

不同航速下船体波浪诱导运动和载荷计算研究

应用三维时域水动力理论,以挪威船级社（DNV）的WASIM程序系统作为主要工具,分析研究了一条在国际航线上航行的某一集装箱船的水动力特性,包括船体运动与波浪诱导载荷的规律,给出了不同航速下的船体运动特性和剖面诱导载荷百年一遇长期预报结果,深入分析了船体的航速效应,为船体设计中船体波浪载荷设计提供了参考依据。     

基于光流法的舰船运动要素测定原理研究

对基于光流法的舰船运动要素测定原理进行了研究，主要包括光流法测定舰船运动要素的思想、光流场解算、三维运动参数解算和舰船运动要素解算。该方法的提出，提高了运动要素测定的自主性，而且满足新型全封闭舰船的测定要求。     

船桨干扰定常空化性能数值模拟

文章采用CFD技术计算了船桨干扰定常空化性能。首先计算了不同空化数下的NACA66(MOD)水翼和DTRC4381螺旋桨的定常空化性能,同时预报了KCS船的伴流场、阻力性能和船体表面压力分布。为了验证计算船后螺旋桨空化流的可行性,文中对KCS船和KP505螺旋桨进行了整体考虑,并计算了不同空化数下的船后螺旋桨的空化覆盖面积。计算表明,文中采用的计算方法合理,计算结果与试验结果吻合。     

阻流板水动力机理的初步计算研究

采用FLUENT软件对阻流板产生作用的水动力机理进行了初步的探讨,将带有阻流板的三维船体简化为二维船型,达到对共性机理进行研究的目的。对计算方法和计算条件进行了详细的介绍,比较了不同高度阻流板产生的影响,对计算可靠性进行了考察,捕捉了各种情况下流场中的流动细节。     

一种多波束声呐在船舶水下安检系统中的应用

针对船舶水下安检技术发展现状,介绍了一种应用于船舶水下安检的多波束声呐系统的组成和原理,开展了一系列的湖上试验。通过对试验船只水下部分的声学扫描,得到了船底三维图像及船只吃水信息。试验结果表明,系统可应用于船底异物检查、船只吃水检测等船舶水下安检领域。     

Finite-volume simulation of flows about a ship in maneuvering motion

A finite-volume method of computing the viscous flow field about a ship in maneuvering motion was developed. The time-dependent Navier-Stokes equation discretized in the generalized boundary-fitted curvilinear coordinate system is solved numerically. A third-order upwind differencing scheme, a marker and cell (MAC)-type explicit time marching solution algorithm and a simplified subgrid scale (SGS) turbulence model are adopted. The simulation method is formulated, including the movement of a computational grid fitted to the body boundary that allows computation of the flow field around a body under unsteady motion. To estimate the maneuvering ability of a ship, the accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments of the hull is important. Therefore, experimental methods of finding the hydrodynamic forces of a ship in maneuvering motion, such as the oblique towing test, the circular motion test (CMT) and planar motion mechanism (PMM) test, were established. Numerical simulation methods for those captive model experiments were developed introducing computational fluid dynamics (CFD). First, numerical methods for steady oblique tow and steady turn simulation were developed and then extended to unsteady forced motion. Simulations were conducted about several realistic hulls, and the results were verified by comparisons with measured results obtained in model experiments. Hydrodynamic forces and the moment, the longitudinal distribution of the hydrodynamic lateral force, and the pressure distribution on the hull surface showed good agreement.     

大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

在船速较低的肥大型船舶上,安装球鼻艏会在很大程度上降低船舶受到的阻力,球艏对艏部型线有缓和的作用,使船舶艏部水流发生改变,减少艏底漩涡,从而降低形状阻力,进而改善船舶的水动力性能。根据设计的10万吨级半潜船船型的船模静水阻力试验情况,该船舶船首由直立型改为球鼻艏型式,通过对原型和改进后的船型的阻力试验结果进行对比,检验了新船型的减阻性能,同时对船尾伴流场进行了研究,发现船首形状改变对尾部半流场影响不大