应用CFD阻力计算与模型试验结果的分析比较

本文利用CFD计算软件对一艘7000吨级油船进行阻力计算，通过对计算结果与该船的模型试验结果进行比较、分析，探讨利用CFD进行船舶阻力计算在工程实际中的适用性。     

数值模拟在船型方案优选中的应用

随着计算机和CFD技术水平的提高,数值模拟所需时间逐渐缩短、准确度逐步提高,利用数值模拟作为一种辅助手段进行方案择优已经逐渐流行。本文利用商用软件对广船国际提供的某油船三种线型进行了设计和结构吃水工况下的数值计算,包括阻力、自航计算,并且根据ITTC推荐规程做了实船尺度下的数据分析;以实船尺度下保持目标航速所需要的收到功率最小为评判标准,通过对该船三个方案线型不同吃水情况下计算结果的比较分析,评价了线型方案的优劣。通过数值模拟结果与物理试验结果的比较分析,验证了本文计算方法可靠性和准确性,也展示了数值模拟在船型方案择优过程中的作用,可以用于综合评价不同方案线型的船舶水动力性能。     

室内空气品质的CFD评价方法

室内空气品质与人的感知以及个体差异紧密相连,表征了室内环境要素对人们工作与生活的舒适度.室内空气品质不佳将对人的身心健康和工作可靠性产生巨大的不利影响.在现代建筑中,暖通空调系统设计或运行不当以及各类污染源产生的污染物是导致室内空气品质出现问题的两大方面.CFD方法通过求解统一形式的描述室内流动、传热和污染物产生与扩散的偏微分方程组,可以得到室内各个位置的风速、温度、污染物浓度等参数,为从整场的角度来评价室内空调环境空气品质提供了可能,已发展成为评价室内空气品质的强有力手段.本文着重探讨CFD(Computational Fluid Dynamics)技术在评价室内空调环境空气品质上的应用现状与实施方法要点,并给出了实例.     

斜流中船后螺旋桨水动力数值分析

基于CFD对国际标模KCS斜航状态进行了数值模拟,分析了不同漂角时螺旋桨在纵向、横向、垂向三个方向上的力和力矩的变化规律,并探讨了漂角对推力偏心矩的影响。数值模拟采用RANS(Reynolds-Averaged Navier Stokes)方法,结合SST k-ω湍流模型和滑移网格。计算考虑了±20o,±10o以及0o漂角,结果表明：由于横向水流改变了螺旋桨桨盘面上的载荷分布,漂角对螺旋桨的横向和垂向的力和力矩有显著影响,漂角方向对螺旋桨推力偏心矩的偏移有较大影响。     

船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

船舶推进节能技术研究与进展

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文旨在介绍国内外船舶推进与节能方面的研究与进展。其中包括优秀船型的研究、开发附加流体水动力节能装置、新型高效推进器以及一些特殊船舶节能技术的研究。重点介绍了非对称尾船型、双尾鳍船型、可调距螺旋桨、对转螺旋桨、桨后自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍以及一些特殊船舶推进节能装置的研究与应用等。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

节能船型和节能技术动态

简要介绍了交通部上海船舶运输科学研究所近年来开发研究的节能新船型和实用有效的节能技术，这些新船型和节能技术已和到推广应用，并取得十分明显的经济效果。     

LNG接收站海水泵振动故障分析与处理

国内某液化天然气(LNG)接收站海水泵振动故障极大影响现场工艺生产,利用计算流体动力学(CFD)模拟、有限元分析和振动频谱分析,结合现场检查和测试,发现“卡门涡街”、电机与泵体共振为振动故障频繁发生的原因,并给出解决方案,为处理海水泵振动故障提供参考。     

基于船舶水动力性能的节能技术研究回顾

阐述基于船舶水动力性能的节能技术研究现状,包括船型优化设计技术和附体节能装置技术。船型优化设计技术适用于船型设计开发前期,深入分析2种常用的船型优化方法,阐述其技术原理、设计流程和应用效果。船舶附体节能技术不仅适用于新船设计,而且适用于营运中船舶的能效改造,分类阐述安装于桨前和桨后的几种典型节能装置的特点,分析其整流效果和节能原理,通过综合比较,探讨不同附加节能装置搭配方案的可行性及其应用效果。研究成果可供船舶设计、制造和运管等人员参考。     

船舶节能技术综述

开发船舶节能技术项目,已列入世界各国造船界和航运界的重要课题.本文拟从新船型开发,新节能技术应用,现代配套装置及船舶整体节能技术综合运用等方面进行探讨.     

大排水量长度系数中高速船阻力计算方法

船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而静水阻力预报则是其水动力性能预报的重要内容。针对某大排水量长度系数中高速船,在运用传统的阻力近似估算方法、船舶计算流体动力学(CFD)技术进行计算模拟的基础上,进行船模试验,并将其总阻力和有效功率计算结果与船模试验结果进行比较分析,从而说明适合大排水量长度系数中高速船的阻力计算方法。     

时间步长和无量纲壁面距离y+对实尺度船舶数值模拟的影响

为分析时间步长和无量纲壁面距离y⁺对实尺度船舶数值模拟结果的影响,以某23万载重吨散货船为例,以雷诺平均纳维-斯托克斯方程和连续方程为控制方程,采用有限体积法进行空间离散,通过控制时间步长和无量纲壁面距离y⁺的变化对该船开展实尺度阻力数值模拟研究。数值模拟结果表明,时间步长和y⁺对实尺度船舶数值模拟计算结果有很大影响,在一定范围内合理地设置这2个参数能提高实尺度船舶数值模拟的精度,研究成果可供同类型船舶的实尺度船舶快速性数值模拟参考。     

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.     

串列式吊舱推进器操舵工况水动力试验研究

  目的  为研究邮轮吊舱推进器组合式水力组件与其敞水性能间的相互映射关系,提出基于雷诺平均纳维−斯托克斯（RANS）方程的吊舱推进器水动力性能预报方法。  方法  以邮轮吊舱推进器缩比模型为研究对象,在深水拖曳水池中开展推进器敞水性能试验,对预报方法进行精度验证。通过仿真计算,分析吊舱推进器舱体形状、螺旋桨盘面比和桨叶数对吊舱推进器水动力性能的影响规律。  结果  结果表明：舱体形状对推进器敞水性能的影响较小;提高螺旋桨盘面比时,推进器的推力系数和敞水效率均先增后减,而转矩系数则在一定范围内随之增加;增加螺旋桨叶数时,推进器的推力系数、转矩系数和敞水效率均先增加后减小,而桨叶数对低进速系数下吊舱推进器敞水效率的影响较小。  结论  研究成果可为吊舱推进器的优化设计提供参考。     

基于节能环保的31万吨级油船优化设计分析

为应对碳中和和碳达峰政策给新船设计带来的挑战,以全球首艘基于目标船型(GBS)标准建造的31万吨级超大型油船为研究对象,对其主尺度、线型、节能设备等进行了系列节能优化和环保创新设计.实船试航结果表明:新设计超大型油船节省了5％ ～7％综合油耗,节能减排效果显著.     

基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化

基于计算流体动力学(CFD)理论,利用iSIGHT 优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法集成船型变换及自动生成技术、CFD 技术及优化算法。优化过程中,编制船型参数化融合模块实现船型变换与SHIPFLOW软件输入数据间的自动连接;采用遗传算法与二次序列规划法相结合的组合优化方法实现从全局探索再到局部空间寻优的整个流程。以某双艉集装箱船为例,优化后船体兴波阻力明显下降,总阻力也得到显著的改善,获得了设计航速下总阻力最小的船艏与船艉线型组合,表明了该方法的可行性与有效性。研究显示,所提出的方法可以获得阻力性能优良的船体型线供设计者参考,具有较强的工程适用性,在基于CFD的船型自动优化方面具有广阔的应用前景。

     

4500 CDWT化学品/成品油船设计问题的实船治理

针对4 500 CDWT化学品/成品油船运营中出现船尾振动剧烈、航速低、与设计航速相差甚远等诸多问题,进行实船治理。在尽可能减少改造成本的基础上,通过修改型线设计和CFD计算分析,选定优化设计的双尾船型对该船进行改造,改造仅局限于船尾机舱段设计吃水线以下部分。该治理方案达到了预期理想的设计效果,同时也满足了最经济的治理成本,可为出现类似问题的船舶提供宝贵的实船治理经验。