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。     

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。     

船艉线型对船舶阻力性能的影响

以船体阻力性能为优化对象,基于改造母型船法,分析船艉线型的改变对船舶阻力性能的影响。根据船舶主要参数设计要求,参考同类船型,利用Tribon-Lines模块对船舶艉部型线进行改造,生成两种方案船型,并通过CFX软件对母船型以及方案船型进行粘性绕流场的数值模拟,讨论不同航速下艉部线型对船体总阻力的影响。研究结果表明,在以船体阻力性能为优化对象时,选优后的方形艉在相同的航速下阻力低、消耗的功率小、形状效应小、粘压阻力和摩擦阻力也相对较小。     

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。     

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。     

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。     

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。     

浅水航道对标准船模KCS的影响研究

基于流体软件STAR-CCM+,应用欧拉多相流、VOF波、6-DOF等物理模型和K-Epsilon湍流模型,分析了不同水深条件下KCS船模的阻力及粘性绕流场的特性。通过改变数值水池水深,比较了深水状态与浅水状态下的阻力差异;分析了浅水中船舶周围的粘性绕流场分布情况。研究发现:随着水深减小,浅水效应对船体阻力的影响显著,流速增大,压力降低,船体下沉,吃水增加,阻力增大;船体兴波波幅增加明显,作用面扩大,兴波阻力增大。     

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。     

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。     

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.     

侧体排水量比对三体船阻力性能的影响

为了探讨三体船侧体排水量比变化对三体船阻力性能的影响,基于RANSE方法,采用比较适用于三体船的Realizable k-ε湍流模型,利用VOF法捕捉自由液面,针对5种侧体排水量比方案,在不同傅汝德数下对三体船的粘性流场进行数值模拟计算,得到相应情况下的船体摩擦阻力及剩余阻力,分析比较剩余阻力曲线及自由面波形,结果表明,低航速下侧体排水量比的变化对三体船阻力性能影响不明显,中高航速下较小的侧体排水量比的三体船兴波阻力性能更佳;同时将计算结果与试验数据进行比较,验证了计算结果的可靠性。     

基于二次流能量法的最小阻力船型研究

船体尾部流场速度场的横向和垂向分量是导致粘性阻力增加的根本原因,为了获得最小总阻力船型,以船体尾部区域为优化设计对象,以YZ方向的二次流能量最小为目标函数,以样条函数的参数为设计变量,在保证排水量为基本约束条件下,根据实际情况附加其它约束条件来控制尾部形状的变化,采用非线性规划法进行优化设计。通过集装箱船的优化算例,证实了采用该方法进行船型阻力优化的可靠性。     

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.     

摩擦阻力

11.粘性液体中物体运动概况把作用于船体浸水表面切线方向各单位力之合力,分成沿船体运动方向之分力,此分力称为摩擦阻力。在液体表面最近处之液体粘性最大。故研究固体近旁之液体流动为研究摩擦力之基础。一些研究的结果表明,液体速度在行动的固体     

基于CFD的双艉船型阻力数值预报

根据船体阻力成因和预报方法的讨论分析,提出一种应用计算流体动力学（CFD）理论进行双艉船型阻力数值预报的方法。该方法采用势流理论计算兴波阻力,基于粘性流理论计算粘性阻力。通过对某典型散货双艉船与液货双艉船在不同航速下的阻力预报及其试验数据的比对分析,结果显示,预报误差基本控制在4%以内。研究表明,该方法计算效率较高、易于实现、经济性较好,且预报精度能满足工程需要,具有较强的工程实用性。     

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。     

关于渔船航行效率的调查研究

1.序言航行中的船舶所受的全部阻力中,摩擦阻力和兴波阻力所占的比重相当大。降低这些阻力关系到提高推进效率和螺旋浆效率,同时,还可望节省燃油。一般认为,在船舶建造计划阶段,根据已确定的船舶大小来决定兴波阻力尽可能小的理想船型并不那么困难。然而,当决定应具备捕鱼性能等特点的渔船船型时,就存在很多问题。因此,为防止渔船在航行时船体阻力的增加,应该防止污底,尽量降低摩擦阻力。本文报告了采用自抛光型防污涂料防止渔船船底和螺旋浆污底效果的实验调查,同时,阐述了船底及螺旋浆污底与船体阻力之间的关系,并对渔船航行效率进行了评价。