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.     

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。     

基于CFD软件的三维船体粘性流的数值模拟

利用商业CFD计算软件FLUENT,在不考虑自由液面情况下,对某低速肥大型船进行粘性流数值模拟,得到在不同傅氏数下的船体摩擦阻力系数及船体周围流场信息,通过把数值模拟计算的摩擦阻力系数和经验公式相比较,验证了FLUENT用于预报三维船体摩擦阻力的有效性,所得到的船体周围的流场信息可以为线型的优化提供一定的参考数据。     

基于CFD的三维船体摩擦阻力预报与验证

利用流体软件FLUENT,对某三维船体的粘性绕流进行数值模拟,得到在不同航速下,在不考虑自由液面情况时船体摩擦阻力系数,通过把计算结果和经验公式相比较,验证了FLUENT用于预报三维船体摩擦阻力的有效性.     

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。     

表面粗糙度和船体摩擦阻力

(一)引言表面粗糙度和摩擦阻力的关系,一般都引用柏兰特——许立汀的平板均匀砂粒粗糙面的试验结果[1]*;在全部粗糙区域内,摩擦比阻力与雷氏数值无关,而仅随相对砂粒粗糙度 k/L 变更。由于近年来各方面船舶试航和漆面平板的阻力试验,所得结果,都与柏兰特——许立汀氏所得的规律不符;因而认为船体表面的粗糙情形,与砂粒粗糙面的情况,有所不同。故表面粗糙度对于船体摩擦阻力的影响,争论甚多;各持一端,莫衷一是。     

带自由面船体周围粘性流场数值模拟

利用FLUENT流体软件,通过求解三维粘性不可压RANS方程和使用标准k-ε湍流模型对带自由液面船体进行了周围粘性流场的数值模拟。自由液面采用VOF方法处理,得出了不同弗劳德数下船体的粘性阻力系数,并与ITTC1957给出的平板摩擦阻力系数计算公式以及巴普米尔粘压阻力系数公式两者所求的粘性阻力系数相比较,验证了本文方法的可行性,为船舶阻力预报提供了更为精确的流体分析方案。同时,利用VOF方法可以很好的捕捉自由液面波形,反应了船体的兴波现象,为船体优化设计提供重要的参考。     

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。     

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。     

船用防污减阻复合功能涂层的制备及性能

水面舰船和水下航行体等海洋装备长期浸泡在海水环境中,会遭受海洋生物的附着和污损。海洋生物污损会破坏船体表面固有形态,使已有的表面减阻技术失效。为了保证表面减阻技术的有效性和长效性,应确保船体表面具有良好的防止海洋生物污损能力。通过在聚合物减阻涂料体系中加入阳离子型聚丙烯酰胺,制备出新型防污减阻功能涂层。深水拖曳水池阻力测试及海洋动态挂板试验结果表明,新型功能涂层具有较好的减阻及防止海洋生物污损能力,可以实现聚合物涂层减阻技术的长期有效性。     

钙质生物污损对船舶阻力和能效的影响

采用Schultz对钙质生物污损状况的粗糙度量化和分级,确定了钙质生物污损导致的船舶表面粗糙度函数.基于边界层相似定律,根据相应的船舶表面钙质生物污损粗糙度函数,采用自编的程序,计算和分析了5艘实例船舶在不同钙质生物污损下的阻力增加与船舶长度及速度之间的关系,绘制了相应的实际阻力增加速度曲线.利用实际的阻力增加-速度曲...     

基于SHIPFLOW软件的方尾舰船阻力快速预报

SHIPFLOW软件被广泛应用于基于阻力的船型方案优选,但其对舰船阻力预报的适用性却少有研究。为确保舰船方案论证及优选结果的准确性,针对常规水面舰船方尾船型开展计算分析,提出适用于方尾舰船兴波阻力计算的网格划分方式以及获取兴波阻力系数的方法。为准确估算舰船阻力,可引入排挤厚度来修改船体型值,以在兴波阻力计算中等效计入粘性影响,并在此基础上形成舰船阻力快速预报方法。将某方尾舰船阻力数值计算结果与试验结果进行了对比,结果表明,预报误差基本控制在7%以内,验证了该方法的可行性。     

不同数值积分方式对海洋结构物疲劳裂纹扩展模拟结果的影响

海洋结构物的疲劳寿命预报是当前的研究热点,文章根据第二作者率领的课题组提出的海洋结构物疲劳寿命预报统一方法比较了疲劳裂纹扩展模拟的三种数值积分方法：逐周数值积分法、△N积分法和△a积分法,并分析了每种方法的适用条件。随后,以中心表面裂纹承受单向交变拉伸载荷的平板为例,分别运用三种方法计算了裂纹扩展寿命和最终裂纹尺寸。同时,研究了△N和△a取值不同对结果的影响。最后,综合考虑计算耗时和计算结果精度,给出了△N积分法和△a积分法的建议值,即△N/N≤1.0%,△a≤0.1 mm。     

涡激振动影响下细长海洋结构物的阻力特性

利用柔性圆柱体涡激振动水池模型试验对细长海洋结构物发生涡激振动时的阻力特性进行研究。利用试验测得的圆柱体模型顺流向平均弯曲应变,结合梁复杂弯曲理论,计算出模型各截面处的平均阻力,获得沿模型轴向分布的阻力系数,分析涡激振动影响下细长海洋结构物阻力系数的变化特性。研究结论表明:均匀流下细长海洋结构物的阻力为非均布载荷,涡激振动对阻力系数具有放大效应,导致阻力系数在1.4~2.5之间变化。     

船体表面海洋污损生物附着规律分析

阐述了海洋污损生物的在船体表面的附着过程,分析了海水温度、盐度、水体流速、海水透明度以及附着基材料性质对污损生物附着情况的影响状况,基于实船调查,探讨了船舶水线区、船艏、船舯、船艉、船底、螺旋桨、舵等7大浸水部位污损情况的差异,获得船体表面海洋污损生物附着的初步规律,认为船体表面污损生物的附着种类和数量与船舶的类型、航线、营运性质等都有关系,船底是船舶污损最为严重的部位,船艏的附着量比船舯和船艉要小,螺旋桨和舵的污损不是很严重,附着的主要是粘附力极强的底栖生物,藻类是水带线附近的优势附着种。此结论可为研制高效、环保的防污手段提供参考依据。     

破冰船阻力性能估算

在预测船体冰阻力数值方法中,有许多不同的公式可以用来估算不同冰况下工作的船体冰阻力。其中模型试验仍将是最准确的预测,但其他的一些方法也可以给冰阻力的估算提供依据。对破冰船的破冰方式在破冰过程中所受的阻力进行分析,探讨其在不同冰况下的冰阻力成分,分析各种冰阻力计算公式,然后对1艘破冰船进行实际计算,最后分析各公式计算结果以及各种方法的优缺点及适用范围。     

强声法清除附着藤壶的力学仿真

船体等由于表面附着动物、植物和微生物而产生的危害称为生物污损,其带来的安全隐患和能源消耗一直以来都是人类从事海洋活动的一大难题。藤壶是我国周边海域一种常见的海洋污损生物,附着在船体表面,使船体行进阻力增加,降低船舶机动性并造成其寿命减短。藤壶具有粘接强度高、难清除的特点。本文研究强声清除附着藤壶机理,明确强声清污的2种可能方式,并利用有限元软件建立藤壶附着模型,对强声清污进行仿真分析。结果表明,基于强声产生共振力或"综合力"都对附着藤壶有清除效果。     

海水腐蚀、海生物污损与船舶营运经济性

文章介绍了船舶由于海水腐蚀和海生物污损,使船体表面粗糙度增加及降低船舶营运的经济性,提出了降低船体表面粗糙度、提高营运经济性的防蚀措施。     

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。     

圆舭双体船的阻力计算

本文根据对称片体圆舭型双体船的阻力试验资料，探讨了船型对双体船摩擦阻力和剩余阻力的影响机理，并运用多元线性回归分析方法，研究双体船剩余阻力系数Ｃｒ随傅汝德数Ｆｎ的变化规律，提出了剩余阻力系数曲线（Ｃｒ－Ｆｎ曲线）的表达方法。用本文提出的方法计算圆舭双体船的剩余阻力系数，在９５％的概率下，误差小于７％。