附体对潜艇阻力性能的影响研究

为了研究附体对潜艇阻力性能的影响,对7种不同附体布置的SUBOFF潜艇模型进行直航运动的数值仿真,对各潜艇模型的摩擦阻力、粘压阻力和总阻力进行预报。通过数值仿真发现,附体的布置使粘压阻力显著增加。分析潜艇表面压力分布情况和潜艇周围速度场特性,对减少潜艇阻力、提高潜艇快速性和提高潜艇战斗力有重要意义,也为潜艇的初步设计和附体优化提供了参考。     

船舶附体阻力换算方法研究

船舶的附体种类很多,在总阻力中所占比重较大,可达25％-40％左右,对船舶快速性影响较大。应用若干船模试验与实船试航结果,补充适当的模型试验,对各种附体阻力换算方法进行比较分析,确定比较合适的换算方法,为船模试验结果的准确换算提供依据。     

基于物面重叠的多附体船舶阻力数值模拟

阐述物面重叠技术,介绍重叠网格的基本原理以及物面重叠的处理方法,在此基础上采用单相Level-Set捕捉自由面方法和RANS方程对某型带多件附体的船舶进行阻力数值模拟,对其流场和自由面波形进行分析。与模型试验结果进行对比发现:数值计算结果与试验结果吻合良好,误差满足工程精度要求,验证了物面重叠技术应用于多附体船舶阻力数值模拟的可靠性。     

多桨船附体阻力的预报方法

多桨船是舰船的必要船种,而“多桨船附体阻力预报方法”是多桨船实船快速性预报的基础。对现有附体阻力预报方法进行归纳,介绍了经验公式估算方法、船模试验估算方法和CFD数值计算方法的基本原理,讨论现有方法对于多桨船附体阻力预报的可行性,具有实际意义。     

船艉线型对船舶阻力性能的影响

以船体阻力性能为优化对象,基于改造母型船法,分析船艉线型的改变对船舶阻力性能的影响。根据船舶主要参数设计要求,参考同类船型,利用Tribon-Lines模块对船舶艉部型线进行改造,生成两种方案船型,并通过CFX软件对母船型以及方案船型进行粘性绕流场的数值模拟,讨论不同航速下艉部线型对船体总阻力的影响。研究结果表明,在以船体阻力性能为优化对象时,选优后的方形艉在相同的航速下阻力低、消耗的功率小、形状效应小、粘压阻力和摩擦阻力也相对较小。     

喷水推进器流道对船舶阻力性能的影响

[目的]喷水推进船舶的阻力性能与常规船舶有着很大的不同,喷水推进器流道的存在会改变船舶尾部流场,对船舶阻力性能有着很大的影响。[方法]以FA1型三体船为计算模型,利用CFD软件STAR-CCM+,将喷水推进器流道看作附体,对比研究安装不同进流角喷水推进器流道前后船舶尾部流场变化。通过对比流道表面压力分布、船体流线的变化,阐述船舶阻力以及阻力成分产生变化的机理。[结果]结果表明:STAR-CCM+可以实现对于船舶阻力性能的预报;喷水推进器进水流道的安装会增大船舶阻力,主要为压差阻力的增大。[结结论]对进水流道倾角的优化可以增进喷水推进船舶的阻力性能。     

附体对潜艇阻力及尾部伴流场的影响

针对SUBX潜艇模型,采用数值计算手段,开展附体对潜艇阻力及尾部伴流场的影响分析。计算表明,附体导致潜艇粘压阻力的显著增加,以及伴流场不均匀性的产生。稳定翼对桨盘面半径内伴流场不均匀性的影响较大,而指挥室围壳主要影响桨盘面半径外伴流场不均匀性。从降低阻力和改善伴流场角度考虑,需开展附体外形、位置及与主艇体连接形式的深入研究。     

不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性影响研究

为了评估目前国际上穿浪双体船航行控制系统常采用的控制面即不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性的影响,对某穿浪双体船进行不同附体阻力和耐波性模型试验研究。通过在穿浪双体船尾部安装水平尾板、垂直尾板或鳍,首部安装倒T型翼3种不同组合附体形式,进行静水阻力和规则波耐波性试验。试验结果表明:不同附体组合均可以不同程度减小船体阻力和船舶运动,其中垂直尾板与倒T型翼组合减阻效果最佳,鳍与倒T型翼减小船舶运动效果最明显。     

尺度效应对全附体潜艇阻力数值计算结果的影响

采用数值计算方法对SUBOFF潜艇的全附体模型进行三维粘性流场数值模拟,将雷诺数为1.2×107时的计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性 采用不同数量的网格分别对不同尺度的SUBOFF模型在高雷诺数条件下的流场进行数值模拟,研究网格数量和艇体主尺度大小对高雷诺数条件下潜艇阻力计算结果的影响,通过对计算结果的分析,获得了尺度效应和网格数量对潜艇阻力数值计算结果的影响规律。     

尺度效应对全附体潜艇阻力数值计算结果的影响

  目的  随着各国对北极地理和气候环境研究的深入,越来越深刻认识到潜艇在北极所能发挥的政治和军事价值。研究潜艇破冰上浮过程及冰载荷的动态特性,可为潜艇壳体的设计和破冰厚度的选择提供支撑。  方法  基于近场动力学方法建立潜艇破冰上浮过程计算模型。首先,详细介绍近场动力学方法用于捕捉物体断裂问题的理论基础,分析该方法用于海冰材料模拟的可行性。然后,为反映潜艇破冰上浮真实的物理过程,基于接触检测理论,建立海冰粒子与潜艇表面的接触区域识别算法,给出计算接触载荷方法。最后,将近场动力学方法与接触区域识别算法结合在一起,开发潜艇破冰上浮计算程序,以跟踪每一个时刻的破冰状态,计算海冰对潜艇壳体的作用力。并以美国DARPA潜艇模型SUBOFF为计算对象,开展潜艇破冰上浮过程数值模拟。  结果  计算结果表明：在用所提方法模拟的潜艇上浮破冰过程中,海冰的动态断裂过程与观察到的美国核潜艇的破冰上浮结果基本一致,冰载荷的动态变化与实际情况相符合。  结论  该方法能为潜艇与冰的相互作用研究提供思路,所得结果可为极地潜艇壳体结构的优化设计提供支撑。     

舵型变化对船舶操纵性能的影响

介绍采用常规舵及整流尾组合舵两种方案的操纵性试验结果 ,探讨不同舵型对操纵性能带来的影响 ,最后归纳舵型变化对改善操纵性能的作用。     

风浪流对船舶航行阻力影响研究

通过缩尺度船舶物理模型和数字水池实验确定船舶的基本行阻参数,运用船舶运营大数据验证和校验其参数,构建起风流浪对船舶航行阻力影响的数值模型,在线预报船舶运动响应特性,为气象导航中的船舶因子选取提供数值依据.     

预报现代高速排水型船舶阻力性能的新型方尾图谱

本文根据多艘同类方尾船型与阻力实验资料,对原苏联"方尾图谱"进行了重分析,并对其高速范围的阻力进行了修正,并将速度范围由Fr=0.3～0.7扩展到Fr=0.3～1.0,长度排水量系数ψ由7.0～8.5扩展到5.0～10.重分析后新的方尾图谱可用于高速双体船的阻力估算.同时将新方尾图谱与高恩螺旋桨图谱的数据均转换成电子图表数据,直接应用Microsoft Excel进行现代高速(单体或双体)船舶的快速性计算.根据输入的主尺度和船型系数,自动对新方尾图谱的电子阻力数据进行查值和主要影响系数的修正计算,粘性影响修正与粘性阻力计算,以及确定高速单体船或高速双体船的总阻力与有效功率曲线.实际算例与船模试验结果比较表明,本方法便于进行不同尺度方案的阻力性能比较,是一种实用、高效、灵活、便捷与可靠的计算方法.     

多航态新概念艇型阻力性能分析

针对海上特殊任务的要求,结合水面船和潜艇的优势,提出一种新概念艇——多航态艇.基于计算流体力学(CFD)方法对目标艇在水面航行和水下航行状态下的阻力性能进行数值模拟,并对初始方案进行改进,获得更好的阻力性能.通过对采用改进方案的模型进行阻力性能试验,验证数值方法在预测新概念艇阻力性能方面的可靠性.     

船舶主要尺度和线型对阻力的影响

58.基本概念船舶设计中决定速度的一项基本要求是在获得最合适的船体形状,也就是当决定主要尺度:长(L)宽(B)深(T)排水量(D)和主机需要马力(Ne)时,必须保证全船各部份在航行中产生最小的阻力。当设计船舶,决定其综合任务时,应尽最大可能满足全部技术规定的要求(速度,操纵性,倾侧度,稳性,强度等)。本章所述仅限于说明和速度有关的船     

关于船舶浅水阻力性能的比较方法

本文首先简单地介绍了深水阻力的两种比较方法即(1)直接比较法和(2)通过与标准船型的阻力性能比较。对于浅水阻力来说,一般都采用前一种方法。由于船在浅水中航行,较在深水中多了一个有限水深的限制,速度参数也较深水中多了一个水深佛氏数,使情况更为复杂。如果采用不同的参数表达,可以得出不同的结论。本文还基于一般船舶深浅水间阻力关系,认为可以利用标准船型深水阻力图谱来进行比较。新船和标准船型的浅水阻力性能百分比R′_(r新)-R′_(t标)/D′×100%是它们的深水阻力性能百分比乘以一所谓扩大因子R′_(r新)-R′_(t标)/R_(t标)×100%×1/1-K (R′_(r新)-R′_(t标))其中K=f(Vah~(1/2))。和深水中相比,可知凡船舶之深水阻力性能愈佳者,在浅水情况下,亦保持其优越性。     

模型尺度下海工船舶月池对阻力性能影响的数值模拟研究

文章基于CFD(Computational Fluid Dynamics)对一艘带有月池的海洋工程船静水阻力问题在模型尺度下进行了数值模拟,计算采用RANS方法,结合VOF方法模拟自由面兴波。从倒圆半径和内壁开孔率两个方面分析了月池构型对船体阻力性能的影响,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比。结果表明:数值模拟得到的倒圆半径和内壁开孔率对船体阻力的影响趋势与模型试验结果一致,船体总阻力对月池底部倒圆半径比较敏感,但随航速的增加,敏感性降低。相比月池底部倒圆半径,内壁开孔率对船体阻力影响较小。     

钙质生物污损对船舶阻力和能效的影响

采用Schultz对钙质生物污损状况的粗糙度量化和分级,确定了钙质生物污损导致的船舶表面粗糙度函数.基于边界层相似定律,根据相应的船舶表面钙质生物污损粗糙度函数,采用自编的程序,计算和分析了5艘实例船舶在不同钙质生物污损下的阻力增加与船舶长度及速度之间的关系,绘制了相应的实际阻力增加速度曲线.利用实际的阻力增加-速度曲...