循环水槽边壁效应数值修正研究

在循环水槽中进行船模试验时的边壁效应，包括阻塞、浅水和侧壁波浪反射等，会影响测试结果。论文通过非定常RANS数值方法针对排水型高速单体船开展循环水槽边壁效应研究，归纳边壁效应修正公式。通过数值不确定度分析验证了网格的合理性。通过数值模拟的循环水槽与开阔水域中船模阻力的比较，拟合速度增量，得到水深弗劳德数Frh <1时的修正公式。该修正公式反映了阻塞效应、浅水效应以及高速船阻力的特征，循环水槽修正后的阻力曲线与开阔水域的阻力曲线吻合良好。     

船模阻力CFD结果的不确定度分析

针对船模阻力CFD数值模拟进行不确定度分析,验证和确认(VV)的过程,对比不同近壁面条件的不确定度分析的差异,参考ITTC推荐的相关规程,基于k-ε湍流模型,通过改变近壁面处Y~+值,并在不同的Y~+值下分别设置三套不同的网格密度,分析其不确定度。结果表明,Y~+值的选择对结果有显著影响,通过分析CFD计算结果的不确定度,有助于寻找提升计算结果精度的方法。     

船模阻力数值水池试验不确定度评估

文章针对水面船模阻力数值水池试验,开展了不确定度分析与评估研究。不确定度分析中,验证方法和流程基于正交设计和方差分析方法,确认方法和流程基于统计推断理论。以水面船标模DTMB5415为对象,进行了船模阻力数值水池试验不确定度分析评估的实例计算,给出了对数值试验结果有重要影响的试验因素和交互作用以及各类不确定度分量的大小,并提出了降低船模阻力数值试验不确定度的建议。     

计算流体力学在船舶线型优化中的应用

以某船舶的计算流体力学(简称CFD)阻力性能计算为例,结合传统的实验流体力学(简称EFD)模型试验计算结果,比较分析了该船原型和改型的性能差异,总结和归纳了CFD在船型优化方面的优势。     

基于CFD的风洞及循环水槽设计系统程序开发

[目的]风洞和循环水槽是很重要的流体力学试验设备。为高效地形成风洞或循环水槽的气动力学/水动力学设计方案,开发了基于CFD的风洞循环水槽设计系统程序。[方法]该程序集实体三维建模、网格自动生成、黏性流场求解及CFD计算后处理结果输出等功能于一身,在操作流程上实现从初始参数录入到优化目标参数输出一键操作的设想,用自动化的程序节省修改模型和网格过程所花费的人力和时间成本。通过参考上海交通大学风洞循环水槽对程序进行校验。[结果]结果表明,该软件在风洞的设计及性能预报方面具有很好的可信度和便捷性。[结论]该程序具有一定的理论方法创新和较高的工程应用价值。     

船模拖曳阻力试验不确定度分析

本文用不确定度分析方法对船模拖曳阻力试验的精度误差、系统误差及这些误差的合成误差引的不确定度上极限提供数据估计，     

上海船研所循环水槽

本文介绍了我所新建的循环水槽概况及其观测段水速分布均匀度、流速稳定度、流向偏差及自由表面平滑度等基本性能,简要阐明了该水槽选择水平型式与观测段主尺度等理由及设计思想,给出了水槽中进行的船模流线观察、螺旋桨敞水试验和船模阻力等初步试验结果。试验结果表明,该水槽的各项性能指标良好,与国内外同类型的水槽相比,具有一定特色。     

船模阻力试验测量系统在适航水深试验研究中的应用

利用适航水深技术首先要确定适航淤泥重度值,主要通过流变试验和船舶试验来确定。在目前尚无实船试验条件的前提下,应用船模阻力试验测量系统测定船模阻力与淤泥重度的关系是一种较为直观的方法。船模阻力试验测量系统由计算机控制船模以不同速度在试验泥样中航行,通过拉压力传感器及多功能数据采集卡采集阻力数据,船模阻力数据可以通过船模阻力换算公式换算为阻力值;系统配有泥样搅拌装置,可将泥样搅拌均匀。通过参数标定,系统的速度控制误差及阻力测量误差均小于1%。通过试验实例说明,船模阻力试验测量系统可以为合理确定适航重度提供可靠依据。     

加装节能导管的典型散货船自航CFD模拟与节能评估

节能效果的准确预报评估,对于船舶加装水动力节能装置而言非常重要。该文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管的CFD计算分析研究：首先,开展了不同湍流模型、不同网格下带与不带节能导管的船模阻力数值计算,并对尾流场模拟结果进行了分析;然后,基于对船模阻力、流场计算结果的分析,选取了标准k-ε 和RNG k-ε 2种湍流模型开展了船模自航的CFD模拟;最后,基于自航模拟结果预报了加装节能导管的节能效果,与模型试验结果相当接近。研究表明,文中的CFD计算方法可以用于肥大型船舶加装节能导管的节能效果预报评估。     

拖曳水池船模阻力校准技术研究

以国内某拖曳水池船模阻力校准为应用示范,提出拖曳水池船模阻力精确校准方法。首先,研究建立阻力标准模型,并将国际拖曳水池会议(ITTC)介绍的重复性试验拓展至不等精度的多组试验,以加权算术平均值作为测量结果的最佳估计,确定精确的船模阻力基准数据。其次,开展船模阻力总阻力系数不确定度的分析,并结合二因次换算法,提出基于"测量不确定度表示指南"(GUM)的总阻力系数不确定度评估方法。最后,利用与国内水池船模阻力的比对而获取修正值,实现船模阻力参量的校准;同时,开展国际比对,进一步验证了拖曳水池船模阻力精确校准方法的可操作性和合理性。     

基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter, LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明：在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。     

拖曳水池标模阻力复合航次试验不确定度分析

参考国际拖曳水池会议(ITTC)推荐的规程,对船模拖曳水池的阻力试验进行不确定度分析。根据船模阻力试验的流程,确定试验过程中的误差源;根据不确定度的传递方程,确定误差源对试验结果的影响;基于一艘船模标准模型进行带舵的复合航次重复试验,并根据试验误差源分析得到试验结果的不确定度。在此基础上,提出降低试验不确定度的方法。分析结果表明,在95%置信水平下(k=2),总阻力及其主要水动力系数的不确定度均小于1%,试验结果可作为标模基准校验使用。     

KCS标模直航拖曳试验不确定度分析

根据江苏科技大学水池、拖曳系统和测量设备参数，开展缩尺比为1∶70的KCS基准船模直航拖曳试验。按照国际拖曳水池会议（ITTC）试验不确定度分析规程，对KCS设计航速下复合航次的阻力测量以及船体表面波形测量进行不确定度分析。结果表明：在95%置信水平下（k=2），船模试验总阻力的相对不确定度在1%以下，B类总的不确定度对总阻力的影响最大；对于船体表面波形测量不确定度，刻度标注偏差的不确定度所占比重最大。     

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。     

船模静水横摇试验的不确定度分析

为提高船模横摇阻尼力矩系数测量精度,对船模进行6次静水横摇试验。通过试验获得小角度船模静水横摇消灭曲线,根据最小二乘法计算得到的拟合曲线的斜率,即衰减系数;利用过原点拟合直线斜率的不确定度分析方法,得到衰减系数的不确定度;对横摇周期、横摇转动惯量的不确定度分别进行估算,进而得到阻尼力矩系数的不确定度。结果表明:衰减系数的B类不确定度分量对合成标准不确定度的贡献率达到了74.92%,衰减系数的合成标准不确定度分量在阻尼力矩系数的合成标准不确定度中占79.88%。横摇角的测量精度是横摇阻尼力矩系数不确定度的主要来源,提高横摇角测量仪器的精度,可降低阻尼力矩系数的不确定度。     

拖曳水池船模阻力试验不确定度分析

为了提高拖曳水池船模试验精度和便于相互交流与比较,第22届和23届国际船模试验池会议(ITTC)都推荐世界各国水池在给出试验结果的同时,也给出试验结果的不确定度.文中给出一艘玻璃钢标准船模在江苏科技大学拖曳水池进行重复阻力试验的情况,采用了ITTC建议的不确定度估计方法,对该船模的船型因子(1+K)、湿面积(S)、傅汝德数(Fr)进行了不确定度分析,给出了分析结果.并且计算出在试验速度下各阻力系数Ci的偏差限、精度限和总不确定度,对试验结果进行了综合分析.     

网格划分及其不确定度研究

对水面船舶阻力性能数值计算中网格不确定度开展了数值计算与试验研究。以三体船中体为计算模型,基于CFD软件FLUENT,分析了船体表面网格尺度大小、第一层网格节点到船体表面的距离、网格节点分布比例系数三个因素对船体阻力计算的影响。通过改变各个网格因素,对不同网格进行了数值计算,最后将计算结果与试验结果进行了对比,分析了不同的网格划分方式对计算结果的影响,从而得到了一套比较可行的船模数值计算网格划分方法,为船模数值计算网格划分提供一定的参考。     

基于兴波理论与阻力图谱资料的高速双体船阻力预报方法

在原苏联"方尾图谱"重分析和改进的基础上[1],基于兴波阻力的薄船理论与船模试验数据的结合,提出用兰金(Rankine)体的波幅函数代替实际船型的波幅函数,以确定双体船片体间的阻力干扰因子,从而计算得到双体船的兴波阻力.整个计算过程直接使用Microsoft Excel,对新方尾单体船电子阻力数据执行查值和进行主要影响系数的修正计算,粘性影响修正与总阻力计算;进行不同尺度的快速性方案比较,以及确定高速单体船或高速双体船的总阻力与有效功率曲线.通过WP60穿浪双体船一算例与船模试验结果的比较表明,该方法是一种实用、高效、灵活、便捷和可靠的计算方法.     

基于BP神经网络的I型金属夹芯板极限强度预测

[目的]针对过去对I型金属夹芯板的极限强度评估不完善的问题,提出一种采用BP人工神经网络的方法来定量确定各相关参数对I型金属夹芯板极限强度的影响.[方法]首先,采用非线性有限元法研究I型金属夹芯板在面内轴向压缩载荷条件下的极限强度;然后,构造BP神经网络以对不同面板柔度系数βp、腹板柔度系数βw和梁柱柔度系数λ下I型金...