基于SHIPFLOW的KCS船型兴波阻力数值计算

本文以韩国船舶与海洋工程研究所(KRISO)的集装箱船标模KCS为研究对象,利用CFD软件SHIPFLOW对其进行兴波阻力性能数值模拟,比较网格质量、傅汝德数对兴波阻力性能计算结果的影响。结果表明:傅汝德数相同,网格质量不同时,计算结果不同;网格质量相同,傅汝德数不同,计算结果与实验值有所差异,但是总体趋势与实验值较为一致。本文对不同网格质量、不同傅汝德数下的KCS船型作了兴波阻力的数值模拟,模拟结果具有一定可靠性,为基于兴波阻力的船型优化提供兴波阻力性能数值计算支撑。     

一种数值求解船体兴波阻力的三因次RANS方法

文章根据船体阻力成因和分类提出一种基于三因次RANS求解船体兴波阻力的数值计算方法,与基于势流理论的Rankine源法和EFD法相比较,结果表明此方法得到的兴波阻力数值精度高于Rankine源法,与EFD法吻合较好,形状因子(1+K)值在不同傅汝德数下存在略微差异,船首和两侧的自由面波峰值大于Rankine源法所得值,波谷值却相反,自由面波形变化趋势与Rankine源法吻合一致,随着傅汝德数增加开尔文波系愈发明显且波峰后移,计算方法具有实用性。     

基于CFD的布缆船阻力数值预报

以布缆船作为研究对象,使用CFD软件Fine Marine计算布缆船在静水中不同航速时的阻力。选取DTMB 5 415模型进行数值仿真计算,运用二因次法进行换算并与实验值进行对比,证明该方法可以有效预估船舶的阻力。将该数值方法运用于布缆船模型,计算出不同航速下的阻力并分析。结果表明,使用Fine Marine软件对布缆船进行阻力性能预报,具有计算速度快、精度高的优点。计算方法对于船舶的阻力性能研究以及布缆船船型设计和优化有参考意义。     

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。     

三因次换算方法中相关补贴系数ΔCF计算方法的探讨

本文通过对20 000～150 000吨级的30余艘肥大型单桨运输船舶在我所拖曳水池做了与试航状态排水量与吃水相一致的船模对比试验的分析与比较,提出了一种适应于我所水池用三因次换算的相关补贴系数ΔCF(或称粗糙度补贴系数)的取值方法.通过计算表明,用该方法预报的实船功率与实船测量结果基本一致,且计算得到的推进因子可信度较好,功率相关因子CP为1左右,转速相关因子CN也接近1.本方法对于其它水池ΔCF的取值(也即KS的取值)有参考价值.     

三因次船舶阻力换算方法中确定形状因子的探讨

本文是对三因次船舶阻力换算方法中确定形状因子的初步探讨。应用在上海交通大学船模试验水池试验的24,000吨油船五艘几何相似船模的公开发表数据,分别用几何相似船模的方法、Prohaska方法和15届ITTC建议的方法以计算形状因子。主要结论是:由15届ITTC方法得出的总阻力系数的均方差较Prohaska方法为小,又较接近于用几何相似船模方法得出的结果。     

三因次换算方法中相关补贴系数△CF计算方法的探讨

本文通过对20000～150000吨级的30余艘肥大型单桨运输船舶在我所拖曳水池做了与试航状态排水量与吃水相一致的船模对比试验的分析与比较，提出了一种适应于我所水池用三因次换算的相关补贴系数△CF(或称粗糙度补贴系数)的取值方法。通过计算表明，用该方法预报的实船功率与实船测量结果基本一致，且计算得到的推进因子可信度较好，功率相关因子CP为1左右，转速相关因子CN也接近1。本方法对于其它水池△CF的取值(也即Ks的取值)有参考价值。     

浅水效应下的船体下沉与纵倾研究

为明确受限水域、浅水域以及浅水效应三者之间的关系,在给出受限水域类型、浅水域概念、浅水效应特点的基础上,明确了三者的因果关系,确立了本文的研究内容与研究方法。为准确计算浅水效应所引起的船体下沉量以及纵倾变化,本文运用傅汝德相似定律引入阻力傅汝德数与水深傅汝德数对深水域和浅水域中船体下沉量以及纵倾变化做了理论分析,并从流体力学角度阐述了船舶操纵性能以及运动状态在受限水域中发生的变化。从理论分析结果可以得出浅水效应对船体下沉量以及纵倾变化影响更为剧烈,船舶操纵性变化较大。本文对浅水效应影响下的船舶运动特性以及船舶操纵要领有一定的理论指导意义。     

CFX数值模拟低速双尾船阻力计算的应用研究

介绍了计算流体动力学的分析软件CFX,以水池做过的一个船模阻力试验为原型,选用不同的网格划分和不同的湍流模型用CFX分别进行了船舶阻力计算,通过比较计算结果得到了对双尾船舶用CFX计算其在低傅汝德数下阻力值的一般规律.     

CFX数值模拟低速双尾船阻力计算的应用研究

本文简单介绍了计算流体动力学的分析软件CFX，以水池做过的—个船模阻力试验为原型，选用不同的网格划分和不同的湍流模型用CFX分别进行了船舶阻力计算，通过比较计算结果得到了对双尾船舶用CFX计算其在低傅汝德数下阻力值的一般规律。     

基于SHIPFLOW软件的某集装箱船的阻力计算分析

利用SHIPFLOW软件来计算船舶阻力是目前比较常见的方法。本文对某集装箱船在满足总体设计的基础上,基于船东营运需求,采取多工况、多航速优化技术,同时在优化中重点关注浅吃水和中、低航速工况,设定营运工况优化权重进行优化。最后,利用三因次换算法对优化后的船型进行阻力预报,并与船模实验进行了对比,结果表明,预报误差在-4%～3%之间,满足工程使用要求,验证了该方法的可行性。     

基于CFD实尺2339标准箱集装箱船的阻力分析和实船验证

基于计算流体力学(CFD)方法对2339标准箱支线型集装箱船进行实尺数值模拟阻力预报。首先建立NUMECA/HEXPRESS全六面体非结构网格,采用湍流K-Omega(SST)-Menter模型进行数值模拟,计算其在压载工况下不同傅汝德数时的阻力;然后将CFD数值计算阻力结果同实船试航阻力进行比较与分析。结果表明:CFD数值模拟同实船以及实验结果趋势一致,误差较小。论文所述CFD分析方法对船舶的线型设计、优化和航速预报,具有一定的指导与参考意义。     

基于CFD的高速排水型圆舭折角船型剩余阻力系数分析研究

基于CFD对某圆舭折角高速船进行阻力数值仿真,并将仿真结果与该船的船模试验值进行比较分析,寻求利用FINE/Marine软件进行船舶阻力数值仿真的适用方法。同时根据此方法分别对NAPA所建立的系列圆舭折角船模进行阻力数值仿真,并将计算结果归纳分析,从而生成剩余阻力系数对排水量长度系数和傅汝德数的关系图谱,以便为圆舭折角船型阻力估算提供快捷途径。     

船舶有效功率预报方法

船舶有效功率的准确预报对船舶的快速性和经济性有很大影响。本文采用Star-CCM+软件对某LPG运输船模型进行阻力计算,通过二因次法将其转化为实船阻力,然后预报实船的有效功率并与模型实验结果进行对比,验证数值计算结果的准确性。数值计算与模型实验2种方法所得结果的最大误差小于5%,证明基于StarCCM+软件预报船舶有效功率的方法可行。     

船舶有效功率预报方法

船舶有效功率的准确预报对船舶的快速性和经济性有很大影响。本文采用Star-CCM+软件对某LPG运输船模型进行阻力计算,通过二因次法将其转化为实船阻力,然后预报实船的有效功率并与模型实验结果进行对比,验证数值计算结果的准确性。数值计算与模型实验2种方法所得结果的最大误差小于5%,证明基于Star-CCM+软件预报船舶有效功率的方法可行。     

小水线面双体船阻力预报研究

小水线面双体船(SWATH)船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而其静水阻力预报是其水动力性能预报的重要内容.本文应用船舶计算流体动力学(CFD)技术并结合传统的阻力估算方法,开发了一个SWATH船型阻力数值预报集成软件系统.为了验证该系统的有效性,将其应用于一SWATH船型的总阻力和有效功率计算,并将计算结果和现有的船模试验结果进行了比较.结果表明,本文所开发的SWATH阻力预报系统可以很好地预报SWATH船型阻力随航速的变化规律以及阻力曲线峰、谷点的位置;在傅汝德数小于0.45的速度范围内,计算得到的总阻力和试验结果吻合良好.     

基于RANS方程的船模兴波阻力分离计算方法及其适用范围研究

运用空气-水两相流RANS方程计算了两型船模的粘性兴波流场,提出了兴波阻力的分离计算方法,并研究了该方法的适用范围.结果表明,在长度傅汝德数低于0.4时,文中对船模兴波阻力及波高的计算结果都与模型试验基本相符,但当长度傅汝德数高于0.4时,计算结果与试验还存在一定的差距.     

基于阻力图谱的圆舭艇主尺度优化

方案设计阶段的船舶主尺度对船舶阻力性能以及运营成本有较大影响。以广泛用于公务、交通的圆舭艇型为研究对象,对该艇型的剩余阻力图谱进行了多元回归,并基于傅汝德假定进行圆舭艇总阻力的快速估算。随后在给定排水量和预期航速的情况下,以阻力最小为目标,以船型系数、空船排水体积和耐波性衡准为约束条件进行了主尺度(船长、船宽、吃水)的优化。     

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。     

不同预报方法对前置预旋类型装置节能效果的影响

对于预旋类型的桨前节能装置，在对各水池试验数据分析时会采用不同的换算方法。以实际建造项目38 000 t散货船为研究样本，讨论二因次法、三因次法、各种伴流修正方法以及节能装置自身引起的阻力变化对节能效果评估的影响。二因次和三因次阻力分析方法对节能效果有少许影响，但三因次法预报的节能效果较好。在伴流修正方法中，ITTC1999方法和E_i法预报的效果接近，都比ITTC1978方法预报的节能效果好。在基于ITTC1999或E_i法修正伴流时，无论是使用二因次法还是三因次法，因节能装置自身导致的阻力增量对节能效果的影响微弱。但在用ITTC1978方法修正伴流时，若计及节能装置导致的阻力增量，预报的航速会降低，从而节能效果变差。