PIV基准流场的评估分析

PIV基准流场是规范PIV流场测试技术和校验流场测试数据的统一标准。文章通过分析PIV流场测试技术的发展及其基准流场技术的发展状况,对PIV基准流场建设方法进行初步研究。应用CFD方法初步评估了HTA及ITTC的建议模型,给出了基准模型周围流场结果,并与HTA提供的SPIV试验测试结果进行比较分析,对PIV基准流场的方案设计和不确定度分析进行了进一步思考。分析结果为模型标准与测试标准的建设提供了基础。     

浅吃水肥大型船的尾部线型研究

从分析船舶尾部伴流场对船舶阻力推进,操纵及船体振动性能等影响的观点,研究尾部三维伴流场,介绍尾型与伴流场之间关系及非对称双尾鳍船型的形成。非对称双尾鳍船型与优选的常规双尾鳍船型模型的阻力,自航及伴流场等比较试验结果表明,非对称双尾鳍船具有两大优点,首先,该船型能在浆前方产生一个与外旋浆旋向相反的预旋流,在保持了优良阻力性能前提下可提高外旋浆推进效率8％,获得阻力,推进,操纵各性能间的最佳配合,第二,轴向伴流分布比较均匀,满足BSRA5项衡准指标,改善了螺旋浆工作的流场条件,减少了螺旋浆产生空泡及其诱导船体激振的危险,使节能与减振得到统一,最后还介绍了该船型首制船“宁安1号”的实船测试结果及其由船模试验预报实船性能的一致性。     

双尾鳍船型尾部几何特征参数对伴流场的影响

在我所秦申线浅吃水肥大型运煤船课题研究的第一阶段,探讨了一种带有两个单尾形状尾鳍的双尾鳍船型,无论在阻力还是在推进性能方面都优于相同排水量的单桨船,成为浅吃水肥大船型中新的优秀船型。但双尾鳍船型並不是尽善尽美的,存在伴流场比较不均匀的缺点,在对船型伴流作评价时发现该船型的伴流场比较特殊,高伴流所占的比重很大,伴流峰值较高,且伴流的变化又较剧烈。螺旋桨在这种伴流场中工作,有可能产生空泡及严重的激振。为了探讨改善双鳍船型伴流不均匀性的途径,本文根据四艘双尾鳍船型的伴流场测试结果,三艘同型船模伴流场的资料以及国外的双尾鳍船型的伴流场资料,分析了上述船模的双尾鳍形状、倾角、间距等及其伴流场,据此评价了双尾鳍船型的尾部几何特征参数对伴流场的影响,为设计有较优良伴流性能的双尾鳍船型提供了依据。     

三维PIV应用于船舶精细流场测试研究进展

精细流场作用现象和流动细节对解决船舶与海洋工程领域的疑难问题有重要影响,粒子图像测速(PIV)技术实现了在同一瞬态时刻记录大量空间点上的速度分布信息,可提供丰富的流场空间信息及流动特性。三维粒子图像测速(SPIV)技术在国外已被成功用于研究水面舰船和潜艇在高海况下与船体大幅运动有关的复杂粘性现象及壳体大规模流体分离现象,取得了一定的研究成果;在国内,SPIV技术也已应用于船舶尾流场测量及舰船噪声测量中,试验结果能够真实反映流场特征。未来SPIV试验将与CFD方法相结合,向实船试验研究方向发展。随着计算机技术、激光技术、CCD性能的发展,多方位测量的SPIV系统将是未来重要的研究方向。     

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     

斜流中船舶水动力及伴流场数值预报分析

船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动.为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船开展了直航和斜航状态下数值预报分析.首先对船舶直航状态进行数值分析,得到的结果与试验结果比较接近,进而对船体在斜航状态下进行了数值模拟.结果表明,漂角的存在会对船舶阻力产生较大影响,且对球首底部和船尾舭部压力分布影响较大,导致兴波阻力增大,船尾伴流场均匀性变差,对螺旋桨激振力不利.     

大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

为了掌握10万吨级半潜船的船型自主研发技术,文章设计了2种大型半潜船的船型,采用了直立型和短球首型两种不同的球艏,通过其船模静水阻力试验的方式对两型船进行对比,推出阻力性能较优的短球鼻首型式。另外通过对两型船的阻力试验结果进行对比,检验船尾伴流场,为10万吨级半潜船的船舶球鼻首设计提供参考。     

某滚装船双尾鳍型线综合优化研究

针对双尾鳍船型尾部型线难以优化的技术难题,该文以某一双尾鳍滚装船为研究对象,采用CFD方法,从伴流均匀度与阻力性能角度对双尾鳍线型进行优化,并以荷兰MARIN水池提出的伴流目标函数(WOF)与平均伴流分数(w)作为伴流均匀度的评判衡准,分析了尾轴以上0.8R处的尾鳍去流角、尾鳍导圆半径、桨盘与尾轴出口端的距离对船尾伴流场均匀度及阻力性能的影响.研究结果表明:在船型参数基本保持不变的情况下,尾鳍特征参数的改变会引起船尾伴流均匀度、平均伴流分数与阻力性能的变化,并通过对比分析,对双尾鳍型线进行优选.     

斜流中船后螺旋桨水动力性能及伴流场研究

为了探究斜流中船体尾部流场对于螺旋桨水动力性能与受力变化的影响,采用混合网格技术,通过RANS方法对DTMB4679螺旋桨的水动力性能及船尾桨盘面处伴流场进行了非定常数值计算,并与敞水工况下的计算结果进行对比分析.计算结果表明:在无斜流角时船尾伴流场基本对称,但由于船体对于流场有一定的阻滞作用,敞水工况的轴向速度大于船...     

2.5万载重吨多用途干货船船型优化及节能装置

介绍2.5万DWT肥大型多用途干散货船船型优化及节能装置的船模试验研究.其船体线型优化设计和球艏的优选,在上海船舶运输科学研究所拖曳水池进行.文中给出了船模阻力、自航和尾部伴流场测试的试验结果,分析了船型变化对快速性的影响,同时介绍了尾部加装节能装置前置导管及舵球的节能效果.该船型优秀,快速性指标先进,是经济高效船舶.实船正在建造中.     

某集装箱船伴流场的CFD计算策略分析

以某集装箱船为研究对象,从网格划分、湍流模型、VOF方程的时间离散格式及自由面是否计及等4方面对其进行了艉部轴向伴流场的数值计算策略分析,计算得到不同因素影响下的轴向伴流的周向分布图、等值线图以及桨盘面处的平均伴流分数,并将各计算结果与伴流试验结果进行比对。对于该船型,在计算艉部伴流场时,宜采用SSTk-ω模型,在考虑黏性自由面条件下选用显式VOF法,并适当增加船艉至桨盘面区域的网格数量。     

集装箱船尾伴流场和螺旋桨参数分析

通过搜集近几年集装箱船螺旋桨相关数据,统计分析了集装箱船随装箱量增加带来的船型、主机功率及船尾伴流场的变化,以及经济因素等带来的螺旋桨负荷和相关主参数特征设计的变化,为当前集装箱船螺旋桨设计主参数的选取提供参考,具有较强的工程意义。     

基于欧拉方程的实效伴流计算

采用有限体积法计算螺旋桨与船尾的干扰流场,船尾流场采用欧拉方程进行求解,通过与螺旋桨性能计算程序相互迭代确定其实效伴流场。对桨盘处轴向伴流的计算表明,计算结果是合理的。     

沿海风浪环境下大尺度船模耐波性试验研究

利用浮标式浪高仪对沿海海浪环境进行测量分析,建立适合在沿海开展试验研究的大尺度遥控遥测自航船模测试系统,开展同吨级圆舭船型和深V复合船型大尺度船模在沿海风浪环境下的耐波性试验研究,并将试验结果与拖曳水池小尺度模型试验测试结果进行对比分析。试验结果表明深V复合船型耐波性较圆舭船型得到大幅改善,且沿海风浪环境下大尺度模型运动特征与水池小尺度模型有较大差别。     

基于SPIV的压浪板对DTMB5415船模尾流场影响的试验研究

以DTMB5415船模为研究对象,基于体视粒子图像测速技术(Stereoscopic Particle Image Velocimetry,SPIV)对压浪板安装前后的船模伴流场及尾流场中多个截面进行测量。PIV测量对船体边界层内流动进行了很好的捕捉,与国际上公开的相关流场信息具有较高的吻合度,补充了DTMB5415基准船模的流场数据库。压浪板的安装会降低桨盘面速度,且压浪板的影响会随着船舶航速的增大而增大,在Fr数为0.28和0.41时,桨盘面平均速度分别降低了0.77%和1.45%。此外,压浪板对流场测点的影响随着距离的减小而增大,在X/L_(PP)为0.95、0.97和0.99这三个截面上的平均无量纲轴向速度分别降低了0.009、0.027 3和0.045 9。     

双尾鳍船型的技术性能

介绍荷兰海运研究所对单尾、双尾鳍2种油船方案进行的一系列模型比较试验，试验结果表明，双尾鳍船型在整体上优于常规单尾船型。另外介绍挪威1艘化学品船采用不对称双尾鳍船尾提高了推进效率。     

某供油船体振动分析与治理

基于某单桨船型在设计中出现的问题,利用CFD的计算技术对该船在实船运营过程中船体艉部出现剧烈振动的原因进行了深入分析,对比剖析了单桨船与双桨船的线型特点,在实船船体线型无法改动的情况下,通过在艉部设计加装上下整流鳍后,改善了船尾及桨盘面的伴流场,成功解决了艉部的剧烈振动问题,已在实船航行中得到了验证,获得了船东的一致好评。     

超大型油船型线特征参数对快速性能影响研究

本文以超大型油船主参数、局部参数、细部参数等特征参数为对象,将剩余阻力系数C_r、伴流分数w、兴波阻力系数C_WTW、粘压阻力系数C_pv的CFD计算结果作为数据基础,采用支持向量机方法建立船型特征参数到船舶性能的代理模型。应用OAT方法和Sobol方法计算船型特征参数对船舶剩余阻力系数C_r、伴流分数w、兴波阻力系数C_WTW、粘压阻力系数C_pv的一阶敏感性,评估超大型油船船型特征参数对各快速性能指标的影响。结果显示,支持向量机方法建立的代理模型在测试集预报结果相对误差约为1%～2%,首尾特征、进流段去流段特征、船尾横剖面特征等细节参数对超大型油船的快速性能影响较大。     

基于SPIV的船舶标称伴流场受装载状态影响的试验研究

论文以某76000 DWT巴拿马散货船的缩比模型为研究对象,应用粒子图像测速(ParticleImage Velocimetry,简称PIV)技术对设计吃水与压载吃水装载状态下船舶的标称伴流场进行了测量,测量结果精细的展现了舭涡、假毂毂帽涡以及"钩状"速度等值线结构,其流场特性与KVLCC,JBC等U型艉肥大型船舶艉流场特性符合。最后,对设计吃水与压载吃水工况下船舶标称伴流场进行了轴向速度分布,速度矢量分布、旋涡强度、涡量以及流线等对比分析。结果表明:桨盘面内流场受船舶装载状态影响较大,外流场区域受装载状况影响较弱。设计吃水状态下螺旋桨盘面舭涡呈现"圆形"而压载吃水状态呈现为"耳形"且设计吃水状态涡量较大。另外,不同装载状态下舭涡与假毂毂帽涡的旋涡中心不同。     

基于SPIV的压浪板对DTMB5415船模尾流场影响的试验研究1

以DTMB5415船模为研究对象,基于体视粒子图像测速技术(Stereoscopic Particle Image Velocimetry,SPIV)对压浪板安装前后的船模伴流场及尾流场中多个截面进行测量.PIV测量对船体边界层内流动进行了很好的捕捉,与国际上公开的相关流场信息具有较高的吻合度,补充了DTMB5415基...