基于Rankine源高阶面元法的船舶航行姿态与兴波阻力计算

针对航行船舶的兴波阻力和姿态预报,采用Rankine源高阶面元法求解船舶航行兴波问题。计算时采用叠模线性化自由面条件,对自由面影响系数奇异积分采用源点上置的方法处理,物面奇异积分和立体角则直接求解。就数学船型Wigley、S60和KCS集装箱船的航行兴波阻力与姿态分别进行了数值计算与分析,计算中根据姿态变化重新划分船体湿表面,进行迭代计算,不同航速下的姿态、兴波阻力和船侧波高与试验结果比较,吻合良好,自由面波形真实反映了物理现象,研究表明本文方法能准确地预报船舶航行姿态和兴波阻力,对不同船型和航行速度有着广泛的适用性。     

基于非线性优化方法的船体线型研究和最小阻力船型设计

在船舶设计与制造领域中,当船舶主尺寸、排水量等条件确定后,如何改善船舶的兴波阻力是一个重点研究方向。船体线型的设计有助于改善船舶的结构强度,减小船舶航行的阻力,提高船舶的航行效率。船体线型的优化是一个多变量、多目标优化问题,本研究建立了船舶的阻力数学模型,结合非线性优化算法对船舶的线型进行了优化,并对优化结果进行了基于Fluent的仿真分析。     

基于Rankine源和Kelvin源格林函数求解兴波阻力的复合算法

[目的]运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。[方法]提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合Lagally定理进行受力计算,并基于Kelvin源格林函数求解船舶兴波阻力。运用该算法对Wigley船的兴波阻力进行计算。[结果]计算结果表明,所用算法相较于运用线性兴波阻力中的薄船理论得到的结果精度更高,而且与完全使用Kelvin源格林函数的算法相比效率也更高。[结论]所用算法可在计算兴波阻力时作为精度与效率之间的一种折中方法。     

船舶兴波阻力的一种计算方法

简述了采用面元法计算船舶兴波阻力的原理,给出了Rankine源和Kelvin源两种格林函数的具体形式,并比较了两者的优缺点。最后以Wigley数学船型为例,总结出了一套完整的兴波阻力计算步骤。     

基于面元法的兴波阻力优化研究

船舶是水上运输中不可或缺的重要工具之一,为使船舶在相对较短的时间内,一次性运输更多的货物,船舶朝着大型化和高速化的方向发展。船舶体型增大和速度提高后,在水中航行时,产生的兴波阻力随之增大,由此导致燃料的消耗进一步增加。为有效解决这一问题,应当对兴波阻力进行准确计算,从而为船型的优化设计提供详实可靠的依据,在保证船舶航行性能的基础上,降低燃料消耗量,达到经济航行的目标。基于此,本文从兴波阻力的成因及其重要性分析入手,论述了基于面元法的兴波阻力优化。     

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。     

近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算.以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果.以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合.本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真.     

三体船舶阻力及航态预报方法

针对三体船型的自身特点,基于势流理论,在Dawson方法的基础上对数值处理进行改进,并运用于三体船舶的阻力预报。通过近水面网格的快速划分与迭代计算,实现对航行姿态的预报。根据计算所得的船侧兴波,对不同航行姿态下的湿表面积进行计算,提高总阻力预报的精度。以三体Wigley船型为例,将理论计算结果和试验值及商业软件参考值进行对比。证明了理论预报方法的可行性与有效性,改进后的数值方法结果准确,可很好地避免自由面的震荡。     

基于Rankine源函数的船舶兴波阻力计算

本文基于格林函数的Rankine源函数对船舶运动中的兴波阻力展开计算,由此提升直接法的计算精度,保障船舶的航行安全。     

浅窄航道非线性兴波阻力数值计算

应用Rankine面元法计算船舶在浅窄航道中作匀速直航运动时的非线性兴波阻力．基于势流理论，在船体表面、自由面以及岸壁分布Rankine源来表达流场速度势，利用迭代方法满足非线性自由面边界条件，采用映像法满足水底边界条件，采用网格错位法满足辐射条件．以Wigley数学船型为例进行计算，通过改变航速和航道宽度参数，得到相应的兴波阻力．通过分析不同航速下航道宽度变化对兴波阻力的影响，得到了一些有意义的结论．     

奇纳船舶科技咨询公司

本公司独家供应的船舶设计资料 （1）船舶主尺度估算软件包“Optimain”收集国内外已造船舶的主尺度，采用以兴波阻力理论为基础的回归模型，得出阻力性能良好的主尺度回归公式，可作为船舶设计人员估算新造船主尺度的工具，也可作为船舶OAD设寸软仟的先导謦心模块，是船舶设计研究所必备的软件。目前软件包中共有75个回归公式，包括散货船、集装箱船、油船、多用途船和杂货船。整套售价：10000元。     

基于计算机辅助技术的船舶型线设计

船舶型线设计是船舶设计的重要环节,它决定了船舶的外形、性能和航行特性。传统的船舶型线设计存在设计周期长、效率低、精度不高等问题。近年来,随着计算机辅助技术的发展,船舶型线设计逐渐引入了计算机辅助设计（CAD）,利用CAD软件进行船舶型线的参数化设计和三维建模,能够显著提升船舶设计和优化的效率。通过数值模拟和优化算法,设计师可以对船舶的流体力学特性进行分析和优化,以提高船舶的性能和航行特性。本文介绍NURBS曲线拟合的基本原理,并以船舶的阻力特性为设计约束条件,研究计算机辅助的船舶型线设计,具有实际应用价值。     

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散货船纵倾减阻及其成因分析

船舶纵倾优化作为一种有效的节能减排技术已越发受到人们的关注。为了研究船舶纵倾优化过程中纵倾调整对船舶阻力变化的影响,采用计算流体力学方法(Fluent软件)运用RANS方程加VOF自由面模型的方法求解了180000DWT散货船在不同纵倾状态下的阻力数值和流场信息,将阻力计算结果与模型试验结果进行对比,验证数值计算的准确性。比较不同纵倾状态下阻力值,得到船舶设计状态阻力随纵倾变化规律。进一步运用Euler方程加VOF自由面模型的方法求得兴波阻力,总阻力减去兴波阻力即为粘性阻力,结合流场细节分析和比较,获得船舶纵倾优化过程中总阻力变化的主导因素。本文研究对于纵倾优化技术在散货船型上的应用具有积极的指导意义。     

基于回归分析方法的船舶阻力估算

阻力预测是船舶设计的重要环节。本文采用多种阻力预测方法对KCS船舶、KVLCC2船舶、Wigley船型以及NPL圆舭艇的阻力进行估算,验证多种阻力预测方法的计算精度和可靠性,探究各种阻力预测方法的适用范围。结果表明,基于回归分析方法计算常规排水型船舶阻力和基于细长体方法计算瘦长船型和方尾船阻力的方案可行。船型特征是选择阻力预测方法的首要因素。细长体理论计算的自由面波形结果基本令人满意。本文对船舶阻力估算方法的研究起到一定的借鉴和参考作用,同时也提供了一系列阻力计算的验证算例。     

非线性规划算法在船舶型线优化中的应用

船舶型线的优化设计有助于减小船舶航行的阻力,改善船舶的结构应力,提高船舶的航行效率和质量。目前,船舶型线优化技术主要针对船体的水动力性能优化,存在优化范围大、耗时长且优化精度低等缺点,因此,研究一种良好的船舶线型优化技术迫在眉睫。本文首先建立了船舶的兴波阻力数学模型,在此基础上将非线性规划算法和遗传算法应用于船舶的型线优化中,并详细介绍了船舶型线多目标优化的过程。后期的试验结果表明,采用该非线性规划算法的船舶型线优化技术具有精度高、寻优快等优点。     

非线性兴波数值方法在高速三体船侧体布局方案比较中的应用

为使三体船侧体布局方案阻力性能比较更加可靠,对单体船非线性自由面边界条件的兴波阻力预报程序进行改进,成功开发了考虑升沉和纵倾影响的三体船非线性兴波阻力预报程序,对15种侧体布局方案的Wigley三体船兴波阻力进行计算,并将其与线性薄船理论计算结果、线性自由面条件的Dawson型方法计算结果、模型试验结果进行比较,表明非线性兴波阻力数值方法能够更好地反映三体船兴波阻力特性,用于三体船侧体布局优化设计时较其他2种数值方法更加可靠.     

大型船舶在浅水域操纵性能的探讨

船舶在浅水中航行,会产生浅水效应,出现兴波增大、阻力增加、船速下降、船体下沉等现象,船舶操纵性能变差。为了减小浅水效应对船舶的影响,笔者就实际操纵中应注意的要点和相关的预防措施作了阐述。     

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。     

为什么有的船舶在船首水下部分要加装一个球形体?

这个球形体叫“球鼻首”,是用来减少兴波阻力、提高船速的一种结构。船舶在航行时,船首和“球鼻首”都分別兴起不同的波浪,只