基于阻力性能的金枪鱼船船型参数优化研究

在一定约束条件下,合理改变船体形状可以有效地降低船舶阻力.论文使用了一种船体线型改变方法,描述了船型参数变化与总阻力变化的关系.首先确定影响渔船阻力性能的主要船型参数,然后使用Lackenby方法改变船体型线生成系列船型样本空间,利用数值模拟对样本进行阻力预报,最后探讨船型参数变化对总阻力的影响,并优选出阻力性能最优的...     

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Wigley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。     

计及渔具影响的拖网渔船阻力性能预报

考虑渔具的作用,对拖网渔船的船体阻力进行研究,以不同纵倾角设定渔具影响的5种工况,对船体阻力进行性能预报,并对其阻力成分进行比较分析,得出不同阻力在不同工况下的变化情况。同时结合船模水池阻力试验,对数值模拟和试验结果进行分析,发现渔具对拖网渔船阻力的影响规律,从而预报船体阻力性能。     

计及渔具影响的拖网渔船阻力性能预报研究

本文对某拖网渔船在考虑渔具作用下的船体阻力进行研究,以不同纵倾角设定渔具影响的五种工况,对船体阻力进行性能预报,对其阻力成分进行了比较分析,得出不同阻力在不同工况时的变化情况。同时结合船模水池阻力实验,通过对数值模拟和实验结果分析得出,渔具对拖网渔船阻力的影响规律,从而预报船体阻力性能。     

摄影测量技术在基于图像的船体变形测量技术的应用

船舶船体结构的稳定性是影响船舶航行的关键因素,受多种因素的影响,船体易出现变形问题,增大导航系统中参数的误差。为及时发现船体变形问题,要采用摄影测量技术对船体变形进行连续检测,快速识别坐标误差和修正,以保证船体结构的稳定性,有效控制船体变形。本文分析摄影测量技术的优势,提出了摄影测量技术在基于图像的船体变形测量技术中的具体应用,并进行船体变形测量的应用仿真分析,测量结果表明符合实际测量的要求。     

冲击载荷作用下船体变形的数值模拟研究

为了提高船体在冲击载荷作用下的刚度和强度,从而应用在船体的强化设计中,研究冲击载荷作用下船体变形的数值模拟方法,提出基于连续体模型应力评估的船体变形的数值模拟模型,进行船体变形的应力屈服力学分析,建立在冲击荷载下的船体变形的延性断裂行为学模型,采用断裂韧度的规则化测试方法进行船体变形的数值模拟,结合连续体模型应力评估方法进行船体变形的机械强度分析和屈服响应评估,实现船体变形关联约束参量的准确评估和数值模拟。仿真测试表明,采用该方法进行冲击载荷作用下船体变形的数值模拟的精准度较高,通过准确模拟船体变形应力参数进行机械强度设计,改善船体抗冲击载荷能力。     

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%。     

基于母型船的船体线型优化设计研究

为满足MARPOL公约新要求,某科考船的后续船型燃油舱需采用双舷侧外板保护,船体宽度较母型船增加。为降低后续船船体宽度增加引起的阻力,利用CFD方法分析母型船船模及宽度增加后的流场、阻力特点,确定降低后续船的兴波阻力为重点优化方向。通过改变球鼻艏参数降低船体兴波阻力,根据多种改型模型的CFD计算结果,确定了较优的球鼻艏参数,有效降低了后续船的阻力。     

极地科考破冰船冰阻力与静水阻力协同优化设计

极地科考破冰船作为一种需进行破冰作业和远距离大洋航行的特殊船型,在设计上需同时考虑静水阻力和冰阻力的影响。采用CAESES软件搭建优化设计平台,通过自由曲面变形方式对影响冰阻力明显的船首区域进行型线变换,采用势流方法和经验公式分别求解船舶受到的静水阻力和冰阻力。将这2种阻力的加权和作为目标函数,结合NSGA-II算法对阻力最佳的船体线型进行搜索,实现对船型的快速优化。研究结果表明,采用该优化方案能使船体冰阻力下降5%,而静水阻力几乎没有变化,新船型满足所需的阻力优化要求。     

控制小型船舶建造变形的一些方法

船舶结构的变形,不仅对结构强度有不良影响,而且会造成实际线型与理论形状的不符,改变船舶吃水、增加船体阻力、影响船舶性能等等;此外,还将使船体装配工作复杂化,并大大增加船体矫形的工作量。因此,寻找在结构上和工艺上防止和减少船体变形的有效方法,用最少的劳动力与最少的时间来矫正船体结构的变形,乃是我们造船工作者的一项很重要的任务。有关防止和减少焊接变形的一些方法简述如下。     

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。     

基于CFD的排水型三体无人艇阻力优化研究

为预报某三体无人艇的静水航行阻力,利用STAR-CCM+软件对船体进行计算流体动力学仿真。基于船体的航速和排水量等设计参数,考虑侧体纵向位置和侧体船型2种因素,选取不同设计方案进行计算。结合后处理得到的流场特征对仿真结果进行分析,总结阻力变化规律,探讨船体水动力性能的变化机理。结果表明：侧体纵向位置后移可减小片体间兴波扰动,减阻率最大约6.7%;改变侧体型宽会小幅度降低船体压阻,其最大减阻率约4.5%。汇总多种船型方案的计算结果,为三体无人艇的后续研究提供参考。     

考虑航行姿态变化的高速船阻力性能预报

为了精确获取高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响,基于CFD理论,通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,直至船体受力与航行姿态处于动态平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。数值计算结果可以为船舶设计工作者辅助船体型线设计提供参考,具有重要的工程应用价值。     

船体变形对主轴承负荷的影响

船舶载荷变化产生的船体变形可导致大型船用二冲程柴油机主轴承载荷变化及损坏,因此有必要对轻载与满载时船体变形对主轴承负荷造成的影响进行研究.以机舱后隔舱壁的相对变位量作为参数δB,提出了一种主轴承失去载荷时对应变形量Bδ的计算方法,与允许变形量δBM进行比较,可判断主轴承因船体损坏的可能性.以某176 000 DWT散货船为例进行计算验证,表明该方法切实可行.     

考虑航行姿态变化的的高速船阻力性能预报

为了精确获得高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响。基于CFD理论,本文通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,最终达到平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。船舶设计工作者可以参考数值计算结果辅助船体型线设计,其具有重要的工程应用价值。     

水下爆炸气泡载荷对舰船的总体毁伤研究

在水下非接触爆炸中,气泡载荷因其脉动频率经常接近于舰船的垂向固有频率而造成舰船总体毁伤。阐述水下爆炸气泡与弹塑性船体梁之间的流固耦合理论,建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和船体梁的弹塑性模型。以实船为算例,计算了气泡载荷作用下船体梁的弹塑性变形,分析船体梁发生弹塑性损伤的机理和特征。     

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。     

双体船不同状态流场特性与力学性能仿真

以双体船为研究对象,采用数值仿真法分析船舶运动阻力及其周围流场变化情况。首先将双体船设定为固定姿态,并采用紊流模式进行船舶相对运动流场数值仿真计算,然后运用滑移网格技术对船舶进行俯仰、起伏运动模式下的绝对运动流场分析,以探讨船体姿态变化对船舶流场及阻力的影响。结果表明：运用CFD数值仿真结果与实验值相吻合,船体六自由度计算模式可接近船舶真实的运动状况,加入波浪运动后船体阻力变化的数值计算结果接近实船的阻力测量值,验证了该方法的有效性。     

断阶构型对超高速气动增升船减阻效果的影响

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响，基于计算流体动力学（CFD）软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明：在一定范围内将断阶后置，可减小船舶的航行阻力，但船体纵倾会增大；断阶高度对船体运动阻力的影响，在低速段与高速段表现出截然相反的相关性关系，系列阻力曲线约在船宽弗汝德数FrB=4.0的航速下交会，在此之后，阻力随着断阶高度的增大而迅速减小，而低速阻力随断阶高度的增大而增大。