船舶前缘阻力场的数值模拟分析

通过减轻船舶前缘阻力来提高船舶运输效率是提升水上运输竞争力的一种方式。本文分别对原始船模、底部断阶模型、引流后底部断阶模型、无断阶模型进行实验计算分析,研究在不同的几何参数下,前缘柱体新通道对船面产生的压力分布方式、切应力布局方式以及对阻力大小的影响,通过仿真实验研究确定最佳减阻参数。     

断阶对超高速气动增升船水气动力特性影响的数值研究

为了探索断阶对超高速气动增升船水气动力特性的影响,利用基于FVM的STAR-CCM+软件分别模拟了有无断阶的超高速气动增升船模型在不同航行工况时的直航运动。基于计算结果,分析了断阶的作用机理并提取了断阶对超高速气动增升船水气动力、航行姿态、艇底浸湿的影响规律。结果表明：设置断阶使得高航速下的阻力性能得到了明显改善,最大减阻效果为33.7%;断阶对气动增升率的影响主要体现在船宽傅汝德数Fr>4.04的高速航速下,在最大航速下,断阶模型的气动增升率提升了约16.7%。     

断阶构型对超高速气动增升船减阻效果的影响

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响,基于计算流体动力学（CFD）软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明：在一定范围内将断阶后置,可减小船舶的航行阻力,但船体纵倾会增大;断阶高度对船体运动阻力的影响,在低速段与高速段表现出截然相反的相关性关系,系列阻力曲线约在船宽弗汝德数FrB=4.0的航速下交会,在此之后,阻力随着断阶高度的增大而迅速减小,而低速阻力随断阶高度的增大而增大。     

基于Verification & Validation的断阶双M船减阻机理分析

为研究断阶对双M船阻力性能的影响,对一标准数值方程的双M船进行改造,分别在距船艉0.5L和0.25L处设置断阶,得到4型双M船;通过改变船体表面网格尺寸,得到4种不同密度的网格方案,采用ITTC数值计算的V&V(Verification&Validation)方法,结合试验数据,进行网格收敛性分析,得到最佳网格方案。采用该网格方案,分别对这4型船从体积弗劳德数0.526到5.260的静水直航2自由度运动进行数值模拟。结果显示,在超滑行阶段的阻力与纵倾角有：无断阶>单断阶>双断阶。断阶的减阻机理在于断阶结构改善了艇底压力分布,提高滑行效率,以及使槽道中的水气混合物更易于吸入断阶,在滑行面上形成气膜,从而达到减阻目的。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图。最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图.最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴.     

CFX数值模拟低速双尾船阻力计算的应用研究

介绍了计算流体动力学的分析软件CFX,以水池做过的一个船模阻力试验为原型,选用不同的网格划分和不同的湍流模型用CFX分别进行了船舶阻力计算,通过比较计算结果得到了对双尾船舶用CFX计算其在低傅汝德数下阻力值的一般规律.     

CFX数值模拟低速双尾船阻力计算的应用研究

本文简单介绍了计算流体动力学的分析软件CFX，以水池做过的—个船模阻力试验为原型，选用不同的网格划分和不同的湍流模型用CFX分别进行了船舶阻力计算，通过比较计算结果得到了对双尾船舶用CFX计算其在低傅汝德数下阻力值的一般规律。     

舷外挂机高速滑行艇艇底断阶对推进效率的影响

国内外有关实践证明，对于舷外挂机高速滑行艇而言，设置艇底断阶可以降低阻力，提高螺旋桨推进效率，最终艇的航速有明显提高。     

离散格式和网格数量对过渡型艇粘性阻力的影响

采用对比性数值分析方法研究高速气泡船减阻效果,针对某优良过渡型艇,为喷气需要预先进行断阶,不计自由面影响,采用有限体积法和SIMPLE算法,湍流模型为k-ε两方程,耦合求解N-S方程和连续性方程,数值分析不同离散格式、不同网格数量对艇体在不喷气状态下遭受的特性阻力影响。计算结果显示：二阶迎风格式比一阶迎风格式数值结果与试验结果符合较好;网格数量达到95万,计算结果与试验结果符合较好。     

数值波浪水池与排水型高速船波浪增阻计算方法研究

基于CFD技术对三维数值波浪水池以及排水型高速船波浪增阻进行计算研究。采用在水池入口处模拟波浪速度的方法造波。水池尾部采用人工阻尼结合稀疏网格消波,自由面采用VOF方法处理,采用动网格技术结合运动控制程序模拟船舶的纵摇与升沉运动。对规则波中迎浪前进的Wigley III船模和Model 5b船模纵摇与升沉运动以及波浪增阻进行计算并与试验值进行比较、分析,为排水型高速船波浪增阻的计算提供参考。     

断阶滑行艇喷气减阻机理研究

本文通过艇底流态显示、艇体运动姿态及阻力测量，研究了滑行艇艇底喷气对流场、阻力等的影响规律。断阶稍前处喷气引起总阻力和浸湿面积的大幅减少，喷气所减少的阻力成分为摩擦阻力，喷气对剩余阻力的影响甚微。     

深V型滑行艇静水阻力性能影响因素研究

基于深V型滑行艇的系列模型阻力试验数据,比较系统地分析了深V型滑行艇静水阻力的影响因素,研究了阻力、浸湿面积、浸湿长度以及航行纵倾角随折角线长宽比、重心纵向位置、负荷系数、艇底斜升角等因素的变化规律,指出在舯部斜升角保持24.6°不变的前提下,艇底艉部横向斜升角为10°左右时滑行艇静水中的阻力性能较优,进一步增加增升角度对静水阻力性能不利。     

船舶前缘引流减阻及流场特性数值模拟

为了减少船舶的粘性阻力,针对一条中低速船舶在其前缘开孔引流探索减阻效果。不计自由液面的影响,采用有限体积法和SIMPLEC算法,湍流模型为SSTk-ω两方程模型,压力采用标准格式,动量方程、湍动能方程和湍流耗散比率方程均采用二阶迎风格式,耦合求解Navier-Stokes方程和连续性方程,分析前缘引流对船体周围流场的影响及减阻效果。计算结果与原型船模的对比性分析显示:船艏压力系数明显降低,尾部压力系数有变化,船体壁面切应力略有降低,引流后总减阻率达到2%以上。     

过渡型艇微气泡减阻喷缝尺度影响数值计算(英文)

针对一优良过渡型艇,为喷气需要进行船底断阶,采用有限体积法、SIMPLEC算法和k-ε两方程湍流模型,不计自由面影响,计及气泡与水的相对运动,数值求解包含气液两相流的雷诺平均控制方程组。获得不同喷缝宽度、不同傅汝德数和相对喷气速度下的船舶的阻力特性和气泡浓度分布规律并与模型实验结果进行对比分析。结果显示:在获得高减阻率条件下,Cn随Fr增加而呈非线性增加,当Fr=0.779时,Cn达到最大值;在获得25%减阻率的条件下,Fr=0.973时相对喷缝宽度为0.112所需喷气量最小即喷气所消耗功率最小。计算结果可为高速气泡船喷缝参数设计提供参考。     

圆舭折角高速船型线参数化设计及其阻力性能分析

船长傅氏数位于0.3～0.7之间时,排水型圆舭折角船型体现了较好的快速性和横摇缓和性能.在分析船体几何特征的基础上,基于NAPA设计软件编制了参数化型线设计程序,并利用Fluent软件对生成的不同几何模型进行了阻力性能分析,为圆舭折角船型型线的快速生成和折角线长度的确定提供了一定的借鉴.     

B.H.型气泡高速艇规则波中纵向运动试验研究

在高速拖曳水池里开展了B.H.型气泡高速艇静水阻力及规则波纵向运动模型试验,研究了气流量、航速、波长、波高等因素变化对B.H.艇波浪中阻力、垂荡、纵摇、垂向运动加速度的影响。探讨了波高变化对饱和气流量的影响。研究结果表明:静水中B.H.艇相对减阻率可达36.25%,绝对减阻率可达20.79%,迎浪规则波中相对减阻率可达32.3%,与静水减阻效果基本相当,波长变化对减阻率的影响甚微。气层并未导致纵向运动性能的恶化,相反在一定航速与波长范围内,艇底气层能改善垂荡与纵摇运动;饱和气流量下,阻力、垂荡、纵摇及重心垂向运动加速度随波高呈非线性变化,航速增大非线性增强,波长增加非线性降低;波浪中饱和气流量随波高呈非线性变化。     

气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究

在高速拖曳水池里,开展了气泡高速艇规则波中阻力及纵向运动模型试验,研究了气流量、艇型、艇底开槽等因素对气层减阻率及艇体纵向运动性能的影响。结果表明:艇底形式对波浪中的气层减阻率有重要影响。艇底设置断阶时,在短波中减阻率为5%,长波中的减阻率达20.5%;艇底开槽时,在试验波长范围内,减阻率可达30%左右;对本身具有良好喷溅抑制作用的艇型,艇底直接喷气减阻率为8%,且不受波长变化的影响。艇底气层对纵向运动性能影响较小,长波中还略有改善;艇底槽深主要影响不喷气时的阻力,对饱和喷气下的阻力影响甚微。     

11.8m翼滑艇阻力性能的模型实验

选择具有浅V滑行面及T型水翼11.8m翼滑艇进行阻力研究。进行了翼滑艇模型的阻力实验。选择两个不同的初始安装角(-1.5o及0o),分别进行阻力实验,然后对结果进行综合分析与比较,得到了该型翼滑艇阻力性能的有关结果,纵倾状态随航速的变化情况,以及不同水翼安装角对阻力性能的影响。实验结果表明该船型在高速阶段阻力性能优于尺度相近滑行艇,水翼的设计基本符合要求。实验结果可应用于实船的设计。