为什么有的船舶在船首水下部分要加装一个球形体?

这个球形体叫“球鼻首”,是用来减少兴波阻力、提高船速的一种结构。船舶在航行时,船首和“球鼻首”都分別兴起不同的波浪,只     

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     

海洋科考船艏部线型设计

以3艘海洋科考船为研究对象,采用CFD软件模拟不同艏部线型在经济航速和最大航速下艏部兴波波形和自由液面气泡沿船体曲面下泄轨迹.计算结果表明,球鼻艏线型可明显降低船首兴波波峰高度;安装导流罩可以解决船底宽度不满足多波束设备宽度的问题,但同时会增加船舶阻力并产生紊流;采用一体化隐式球艏线型有较好的兴波阻力性能同时兼顾较强的防气泡能力.     

由波形分析改进长江客货船船型

本文基于线性兴波理论,采用波形分析法,对长江中、上游典型客货船“东38”型进行实船改型研究。在与该型同一主尺度系数的条件下,运用船型可分法的设计思想设计出928船型,并安装了首球鼻以降低其波形阻力。提出了根据实测波幅谱概估球鼻最佳尺度以及球鼻重心纵向位置移动对波形阻力影响的方法。 新设计的球首长尾轴套船型——928-Ⅲ型,球鼻前端完全不突出首垂线外,船后体的推进轴设计成用两个大型长轴套作支撑。在同一设计航速(Fr=0.282) 下,它比“东38”型降低总阻力17.5％,兴波阻力37％,波形阻力32％;提高推进效率20％,节省功率22～27％左右。     

2200箱集装箱船球鼻首优化

航运业的发展必然伴随着能源的大量消耗,船舶节能减排迫在眉睫,球鼻首型线设计对船舶的节能减排、发展绿色船舶技术意义重大。以2 200箱集装箱船为研究对象,使用CAESES软件对球鼻首部分进行参数化建模,对比参数化前后船体模型的静水力数据,以确保球鼻首参数化之后模型的精确度,集成SHIPFLOW软件,以兴波阻力为目标函数,使用遗传算法对球鼻首参数化之后的船型进行阻力性能优化。结果显示,该船型在设计航速19 kn下进行优化之后,兴波阻力降低了4.137%,总阻力也得到改善,优化之后的船型在低速15 kn时阻力也相对有很大降低。     

隐形球首在豪华邮轮上的应用研究

在邮轮行业的快速发展中,近年来逐渐出现了一种新型的附带隐形球首的垂直船首。为了研究隐形球首出现的原因,本文分别建立了带有常规球首和隐形球首的船型,使用STAR-CCM+对常规球首和隐形球首的船型进行水动力计算。在此基础上,绘制了2种船型的航速-阻力曲线图,分析了2种船型的快速性。研究表明,本文建立的隐形球首船型兴波阻力更小,整体快速性表现良好,且该船型仍有一定的设计和优化空间。     

一种曲面插值算法在球鼻艏形状优化中的应用

文章着眼于球鼻艏设计,提出一种球鼻艏几何形状的插值表达方法,把球鼻艏的设计参数减少至5个,提出采用多岛遗传算法数值优化兴波阻力的球鼻艏设计方法。最后,对KCS船的球鼻艏进行了优化设计,结果显示,其兴波阻力较原方案降低了10%,初步验证了该设计方法的有效性。     

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW 软件为计算工具．利用CAD—CFD集成平台FRIENDSHIP—FrameWork软件进行变形优化．研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法．并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况 在型线优化过程中．以兴波阻力系数为目标函数．排水量变化范围为约束条件．在Wiglev船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量．利用DOE方法对船艏进行优化．获得了设计航速下兴波阻力较小的船型．验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性 相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明：在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示：在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力 与此同时．由于优化前后船体湿表面积变化很小．粘性阻力的变化并不明显．兴波的减小则使得总阻力得到了改善     

6600 TEU集装箱船球鼻艏的优化方法

基于适合集装箱高速航行的球鼻艏在低速航行时减阻效果差的问题,对6 600 TEU集装箱船球鼻艏进行了优化。优化后的球鼻艏形状为尖瘦形,低速航行时能有效降低兴波阻力,节能效果明显。     

丰满船船首形状对静水阻力的影响

本文主要根据上海交通大学水池近几年船模试验研究的结果,初步总结了C_B约为0.8的丰满船船首形状对静水阻力的影响。 大量的试验研究表明:在这类船上,无论采用大球首、小流鼻或使船首底部上翘,不同程度地都能改善阻力性能。     

CAE在船舶性能研究领域的应用

论述了计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,简称CAE)技术的重要性及其在船舶性能领域应用的可行性。从原理、特点、功能、构成、应用效果及未来发展诸方面介绍了中国船舶科学研究中心在CAE技术领域自主创新的技术成果和在研项目,其中包括船型设计系统、水动力性能预报系统、数字水池试验系统、数值水池仿真系统和船舶技术性能数据库等五大系统。上述诸系统既相互独立,又有机联系,共同构成船舶性能研究的综合系统。     

Fundamental research on resistance reduction of surface combatants due to stern flaps

It is well known that a decrease in ship resistance may be achieved due to the installation of a stern flap. Therefore, so far, a considerable amount of research on stern flaps has been conducted. Previous research has demonstrated that the primary mechanism by which a stern appendage reduces resistance is a change in the pressure distribution over the aft body of the hull, and secondly through effects on the running attitude, near and far field wave generation, and local transom flow among other phenomena. However, the change in pressure distribution is influenced by the other components. Hence, there is still room for argument about the relative contribution of each component to the pressure distribution. Therefore, as the first step of the research, by conducting the model experiment in towing tank and CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, we examined the effect of running attitudes and wave making at the after portion of the hull on resistance reduction. As a result, it is concluded that a flap affects a change in the wave generated at the transom part and it could lead to a decrease in wave-making resistance.     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.     

船用燃气轮机进气系统气动特性

  目的  研究风向变化对燃气轮机舷侧进气流场稳定性、均匀性、流动阻力损失的影响,通过仿真研究验证该形式是否满足燃气轮机的进气要求。  方法  采用CFX对燃气轮机进气流场进行数值模拟,通过设定不同的进气角度,对比不同进气状态下其对进气系统内流线分布、前进气百叶窗、侧进气百叶窗及进气系统出口的总压分布、前进气滤清器和侧进气滤清器截面的速度分布,研究不同进气方向下燃气轮机进气的均匀情况。  结果  仿真结果表明,进气角度的不同会导致前进气和侧进气的掺混剧烈程度不同,而在配置了该进气系统之后,前、侧进气角度不同引起的不均匀性在流经进气稳压室后会得到较大改善,从而使得下游流动更加均匀。  结论  研究结果对燃气轮机舷侧进气系统的设计具有一定的指导意义。     

曲线运动潜体近水面兴波时域研究

本文利用快速多极子面元法的高效性与精确性,对近水面潜体在水平面曲线运动过程中的时域兴波势流问题展开研究。首先确定了自由面网格密度及时域更新方法以保证数值模拟的准确性,探索了椭球潜体在水下做直线运动与曲线运动时阻力系数与升力系数变化的区别,明确了曲线运动过程中各项系数的变化规律,并针对不同的偏航角度的兴波特性进行比较,研究偏航角度大小对于潜体兴波阻力、升力以及表面兴波波形的影响。研究结果表明,当偏航角较大时,表面兴波对曲线运动潜体所受阻力和升力影响均非常显著;随着偏航角度的变大,各波系间的相互作用更加明显,表面波形更为复杂,导致了兴波阻力激增,阻力及升力曲线均出现大幅波动且不对称性。     

时域中的潜体兴波研究

从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型.文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数.通过对多个参数的变化调整,讨论了它们对潜体兴波阻力和波形变化的影响.大量的数值试验和与试验数据的比较,证实了该法作为三维数值波浪水池的一个支撑模型是可行、可靠的.     

小水线面双体船纵向运动控制系统的试验研究

提出了小水线面双体船纵向运动控制系统的数学模型,并建立了该系统的试验平台,开展了前后鳍静态和动态水动力特性试验,分别进行了无控船模和前后鳍控制船模在规则波中的耐波性试验.试验结果表明,所设计的前后鳍对该小水线面双体船具有可控性;由确定控制矩阵K的方法获得了初步优化的控制规律;经初步优化控制后的实船,在不规则波上的升沉和纵摇有义值分别下降26.9%和32.0%.     

超大型矿砂船关键设计技术研究

首先介绍矿砂船的特点以及船级中关于规范的适用,对国内首制30万吨级超大型矿砂船的关键设计技术进行研究,此外,考虑了绿色环保的设计要求,除了线性开发、设备选型时满足节能环保的诉求,在舾装设计细节方面也设计了相应的环保对策.采用垂直型船首,提高了载重吨和推进性能.     

直/斜支柱SWATH的兴波阻力预报

斜支柱小水线面双体船(SWATH)除具备常规SWATH优异的阻力及耐波性能以外,还具有优良的隐身性能,目前世界上唯一一艘斜支柱SWATH是美国海军建造的“Sea Shadow”号。本文针对一型直支柱SWATH和自行开发的一型斜支柱SWATH,以Noblesse的新细长船兴波阻力理论为基础,开发了一种新的算法,所预报的兴波阻力与试验结果吻合良好。本文的工作可用于直／斜支柱SWATH船型的开发和优化。     

被动翼复合船型航行性能模型试验研究

针对被动翼复合船型,采用模型试验方法,开展阻力和耐波性模型试验,分析一对首水翼和一型 T型翼对阻力和垂向运动的综合影响。试验结果表明,加装被动翼之后,中低速时静水阻力增幅较大,高速时静水阻力增幅减缓;在1倍波长船长比附近,纵摇、垂荡、首尾垂向加速度大幅减小;波浪增阻显著降低。综合而言,被动翼复合船型在风浪中航行时,快速性与原船型相当,耐波性大幅提升,对改善船员舒适性和船上设备使用环境具有有益效果。