粗糙表面流线型物体的粘性阻力与摩擦阻力的关系

文中近似地证明了关系式:C_v/C_f=C_(v rough)/C_(f rough)=const,即在大雷诺数情况下,表面粗糙的流线型物体的粘性阻力与其相当粗糙平板摩擦阻力之比是常数,而且恰好等于表面光滑同一几何形状的物体的粘性阻力与其相当平板摩擦阻力之比。若实船船体表面为全粗糙表面,则可以利用上述关系式根据船模阻力试验结果换算实船阻力,得出了粗糙流线型物体的粘性阻力不随雷诺数而变的结论。若流线型物体表面的摩擦阻力系数仅为相对粗糙度的函数,则形状阻力系数与雷诺数无关。文中简要地讨论了目前阻力换算的方法及实船表面粗糙度等问题。     

外加电流阴极保护（I．C．C．P）系统在船舶的应用——浅析I．C．C．P的日常管理

当船舶航行时,水与船体表面发生摩擦而产生一种阻止船舶前进的力,称为摩擦阻力。在船舶的水阻力中,一般低速船舶的摩擦阻力约占总阻力的80％,高速船舶的摩擦阻力约占总阻力的40％。而摩擦阻力会随着船体表面逐渐附着一些海生物和受到腐蚀使粗糙度增加而增大船体阻力。     

摩擦阻力的基础理论

(一)引言船体摩擦阻力的计算,都根据平板阻力。而平板阻力,则在层流,变流,乱流以及粗糙表面时的情况下,各不相同。研究这些情况下的平板阻力,涉及流体动力学中诸问题,一般造船书籍中,仅引用公式,无系统的诱导和说明。而普通流体动力学书籍中所载,很多牵连过广;可是对造船中的需要,却又多「语焉不详」,或甚至不提。近年来船舶阻力之研究,已使造船学者日渐注意各种阻力的基础理论;「船舶流体动力学」之内容,     

海洋污损对船体摩擦阻力影响的预测方法（英文）

海洋污损对船体阻力具有严重的不利影响。文章将海洋污损归类到船体粗糙度的范畴内,基于边界层积分法研究了污损对船体摩擦阻力影响的预测方法。通过对光滑平板摩擦阻力系数的计算验证了积分法的准确性。然后采用积分法对美军FFG-7舰在3种钙质污损状况下的摩擦阻力系数进行了计算,计算结果与国外学者的研究结论吻合得较好,说明了积分法预测污损对船体摩擦阻力的影响具有可行性,且准确性较高。最后将积分法在FFG-7舰的计算结果与1957-ITTC公式及其粗糙度补贴系数△C_f进行了对比,结果表明ITTC提出的△C_f公式不适于表征污损对船体阻力的影响。     

海洋污损对船体摩擦阻力影响的预测方法

海洋污损对船体阻力具有严重的不利影响.文章将海洋污损归类到船体粗糙度的范畴内,基于边界层积分法研究了污损对船体摩擦阻力影响的预测方法.通过对光滑平板摩擦阻力系数的计算验证了积分法的准确性.然后采用积分法对美军FFG-7舰在3种钙质污损状况下的摩擦阻力系数进行了计算,计算结果与国外学者的研究结论吻合得较好,说明了积分法预测污损对船体摩擦阻力的影响具有可行性,且准确性较高.最后将积分法在FFG-7舰的计算结果与1957-ITTC公式及其粗糙度补贴系数ΔCf进行了对比,结果表明ITTC提出的ΔCf公式不适于表征污损对船体阻力的影响.     

近似计算光滑船体粘性阻力的一种新方法

本文职边界层理論为基础,对光滑船体粘性阻力的两个分量,即摩擦阻力和粘性压阻力的成因及性质作了仔細地分析。作者提出了一套計算它們的新方法:光滑船体之粘性压阻力与船体本身的摩擦阻力成正比,且比例系数与雷諾数无关,而仅取决于船体的形状;船体本身的考虑了曲度影响的摩擦阻力,可用“相当迴轉体”換算。将所建議的計算方法用于胜利輪,由模型系列試驗结果的分析可以得出結論:新方法此現有的几种計算方法能給山更好的近似結果。     

应用回归分析法的表面效应船静水阻力估算法

传统的表面效应船静水阻力估算法估算结果不准确,为此设计一种基于应用回归分析法的表面效应船静水阻力估算方法。考虑船型自身的重力及速度,对静压与深度计算,采用体积力分数计算方法设定松弛因子值,应用回归分析法进行估算船体湿表面积,并考虑摩擦阻力和剩余阻力,将粘压阻力与摩擦阻力合并计算,完成表面效应船静水阻力估算。对比实验结果表明,此次设计的应用回归分析法的表面效应船静水阻力估算法比传统算法估算准确度高,可实际应用到表面效应船静水阻力估算中。     

基于CFD的船舶阻力预报方法研究

根据船舶阻力成分及预报方法进行分析讨论,提出基于CFD的方法进行船舶阻力数值预报。分别基于势流和粘性流理论对船舶阻力进行预报,将阻力系数与试验值进行对比。基于粘性流体理论求解获得船体的粘性总阻力及摩擦阻力,基于势流理论直接求解欧拉方程获得船体兴波阻力。通过对某油船在各航速下的阻力理论计算结果与船模试验值的比较表明,该方法计算速度快,经济性好,且预报精确度高,完全满足工程需要,可以在实际工程使用。     

超细长三体船阻力计算研究

主船体为超细长体,两侧配置两个小侧体而形成的三体船是一种很有潜力的新船型,近年来已引起了广泛的关注。本文对三体船的阻力原理进行了分析,以“相当平板”假设为基础计算摩擦阻力,采用“1＋k”的方法计算形状阻力;采用线性兴波阻力理论建立三体船的兴波阻力计算方法,提出了一套计算三体船阻力的完整方法。经与船模试验结果比较,采用本方法预报三体船的阻力,Cw的计算结果可以定性地反映侧体布置位置对三体船兴波阻力的影响,计算结果比较接近实际情况,具有一定的可靠性,可用于该船型的阻力预报。     

船体阻力计算中模型常(系)数的敏感性研究

在湍流模型方程的模型化过程中,引入了有一定取值范围的模型常(系)数。这些模型常(系)数的推荐值是否适用于船舶阻力的数值计算还有待确认。文中选取常见的标准k-ε和k-ω二方程湍流模型作为研究对象,变动湍流模型中的常(系)数并用于Wigley船型和数学三体船型的阻力计算。从文中的数值计算可以看出:分别修正标准k-ε模型中的5个系数均不影响船体压阻力分量;除模型系数σk外,其他4个模型系数的修正对船体摩擦阻力有不同程度的影响。修正k-ω模型中的3个模型系数对压阻力分量无影响;对摩擦阻力分量有不同程度的影响。研究表明采纳这两种湍流模型用于船体阻力性能研究时船体摩擦阻力分量的计算值受模型常(系)数变动的影响不能忽略,而船体压阻力的计算结果对模型常(系)数不敏感,各模型常(系)数的推荐值对船体压阻力的计算具有鲁棒特性。文中研究有助于明确湍流模型常(系)数在船舶阻力性能研究中的适用性,而且有助于理解数值计算中湍流模型导致的误差和不确定因素。     

大型船舶在限制性航道航行时的航行阻力及减阻对策

为使大型船舶在限制性航道航行时达到较为理想的节能减排效果,根据船舶在航道中的水动力水池试验与数值模拟试验结果,结合船舶在限制性航道的水动力特点,分析船舶航行阻力的成因和分类,提出降低船体表面粗糙度、采用合理航速、采用纵倾优化技术等易于施行的减阻对策。     

形状阻力及尺度效应

各船模试验池所试验出来的结果,往往不能完全相同,其原因之一是水池尺度和船模大小不同,因此有不同的池底池壁干扰程度和船模尺度效应。从船模试验的结果换算至另一尺度的船模,往往有一差额,其原因之一是换算的方法尚不够精密准确。本文讨论了这二个问题。着重说明形状阻力的组成和其求得的方法。用8组几何相似形船模进行分析,观察其形状阻力和尺度的效应。用了二个平板摩擦阻力公式,即帕兰脱——许立去丁和第8届国际船模试验所所长会议议决的公式,分别计算,以视其有无差异。从这些相似船模组系的分析,形状阻力是否是平板摩擦阻力的一个固定百分比,还是一个与雷氏数值无关的固定常数,殊难定论,亦即在现阶段仍用弗罗特的计算方法,把状形阻力纳入剩余阻力中来处理是合理的。不论用形状阻力因数k 为一个正数或为零,从一组相似船摸中的一个船模试验结果换算至男一个尺度相差3—4公尺的船模,其阻力数据相差达3—4%左右。     

基于Fluent的船体界面阻力分析

基于Fluent对船体界面阻力进行仿真分析,采用VOF的方法模拟船体在空气和水两相中的运动情况,获得不同航速下船体摩擦阻力和压差阻力的关系。考虑方型系数对于船体阻力的影响,建立多个方型系数不同的模型来实现Fluent仿真模拟,获得一定傅汝德数下船体方形系数与船体阻力的关系,得到船舶阻力相对优化的船型。该方法通过更加精确的建模可为船体型线减阻提供更多的依据。     

基于Fluent的船体界面阻力分析

基于 Fluent对船体界面阻力进行仿真分析,采用 VOF的方法模拟船体在空气和水两相中的运动情况,获得不同航速下船体摩擦阻力和压差阻力的关系。考虑方型系数对于船体阻力的影响,建立多个方型系数不同的模型来实现Fluent仿真模拟,获得一定傅汝德数下船体方形系数与船体阻力的关系,得到船舶阻力相对优化的船型。该方法通过更加精确的建模可为船体型线减阻提供更多的依据。     

使用自抛光防污漆的经济效益分析

近几年来,燃料油价格成倍上涨,航运界较以往任何时候更关心节约能源。船体方面,除研究船体线型以降低船舶形状阻力外,也着力于研究使船体表面保持光滑,降低摩擦阻力,以减低燃料的消耗。一般认为,采用自抛光防污漆后,主机油耗量下降10～12％是完全有可能的。为此,近年来世界各主要油漆厂也纷纷建议采用自抛光防污漆以替代通常的防污漆。     

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。     

SWATH阻力的数值计算方法及其性能试验

用七次幂多项式拟合片体线型和主体横剖面面积曲线，以线性兴波阻力理论为基础计算兴波阻力；以“相当平板’’假设为基础计算摩擦阻力；采用“1 k”的方法计算形状阻力，提出了SWATH阻力的完整方法。与船模试验结果比较得出：采用本方法预报SWATH的阻力比较接近实际情况。     

长江客货船船模系列试验

长江客货船船模系列试验的主要对象是长江干线双桨客货船。对长江短途区间班轮和船型类似的内河船舶,也可参考使用。其船型参数范围如下: δ:0.52～0.64 L/B:4.6～7.0 B/T:3.6～6.0 文章给出了船型和阻力两套主要图谱。阻力图谱在F_n=0.20～0.32的范围内,以剩余阻力系数C_R形式给出。此外,还给出了当设计船舶的水线面系数和系列船型的水线面系数不同时的型值修正值和阻力修正图谱,以及变化吃水状态的阻力修正曲线。所有阻力图谱均用ITTC相关线计算摩擦阻力。文中也给出了将系列船型的阻力值转换到用柏兰特-许立汀(Prandtl-Schlichting)摩擦公式的转换方法。文章还介绍了系列船型与优良实船以及泰勒(Taylor)系列的阻力比较。最后通过一个计算实例介绍了图谱的使用方法。     

船舶表面状况对船舶性能的影响及其应对措施

船舶水线下的表面油漆粗糙度、局部粗糙度是摩擦阻力补贴的主要因素.船舶污底引起阻力增加,降低了船舶的推进效率,增加了耗油量.应在坞修时,选用适当的防锈漆和防污漆,采用严格操作程序加以防止.     

基于多种组合优化算法外形优化设计

针对船型特征参数和特征参数曲线对船体阻力性能的影响,首先利用CAESES软件建立完全参数化船体模型,并用FINE/Marine软件进行水动力性能计算,并与试验结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。对船型进行优化时,以设计航速2.02 m/s下的总阻力为优化目标,利用2种组合优化算法进行分析,发现第1种Sobol算法和NSGA-II算法组合优化算法具有优势。船型优化后球鼻首发生了显著变化,球鼻首变为抬首型球鼻首,其中,球鼻首的长度和宽度变化对船体阻力影响不大,基本上可以忽略。在设计航速下,优化后的总阻力减少14.89%,摩擦阻力减少0.43%,剩余阻力减少36.9%。