基于CAD与CFD的穿梭艇局部船型特征分析

穿梭艇船型是一种针对恶劣航行条件下的高速船艇需求提出的,具有内倾式船首的、单体、高速、穿浪、排水型船。论文基于CAD和CFD技术,对影响穿梭艇在静水中阻力和兴波性能的首尾部若干局部船型特征进行了对比分析,揭示了不同船型特征下的穿梭艇性能特性间的差异,为以后相关船型的设计开发提供了有益的参考。     

基于CAD与CFD的穿梭艇局部船型特征分析

  目的  为了将高速与高耐波性能相结合,上海交通大学开发了高速穿梭艇系列复合船型,目前已发展出单体、双体和三体船型。  方法  介绍高速穿梭艇系列船型的新进展和船型设计特点,并通过数值水池实验对高速穿梭艇系列船型在静水中的直航性能进行研究。数值水池通过求解URANS方程和采用重叠网格技术来预报船体受力和运动。  结果  数值水池实验结果表明,高速穿梭艇系列船型具有优良的快速性和航行姿态,船体兴波和飞溅随船型的不同而有所差异。  结论  展示了多种创新的船舶设计方案,可为研究人员提供定量和定性的参考。     

斜支柱小水线面双体船初稳性特征研究

对斜支柱小水线面双体船初稳性进行研究分析.在直支柱小水线面双体船的原理基础上,结合支柱倾斜所产生的问题和特殊性,分析得出了斜支柱小水线面双体船初稳性的计算方法并编写Fortran程序简化计算.进行实例计算,计算结果表明斜支柱小水线面双体船初稳性好于直支柱.随着支柱与水线面夹角逐渐减小,初稳性高GM增大.     

Experimental study on the high speed mono-wave-piercing boat

Mono-wave-piercing boats adopt a tumblehome and wave-piercing design which is becoming popular among military vessels and yachts. Published studies on mono-wave-piercing boats mostly focused on motions and stability in waves, or were conducted at low speed. A new high speed mono-wave-piercing boat is developed in this study and model tests have been finished in order to reveal more sailing characters of mono-wave-piercing boats. Special attention is paid to the sailing characters of mono-wave-piercing boats at speed. Model tests include resistance tests in calm water and seakeeping performance tests in regular waves. Available model test results give an insight in the way how the mono-wave-piercing boat runs in calm water and regular waves at speed and are valuable reference for similar and derived design.     

首压浪条对高速排水型艇航行性能的影响

快艇在高速航行时会产生剧烈的艏部兴波和干舷淹湿问题,通常需要采用适当的压浪措施来控制这些不利因素。为进一步研究干舷压浪技术在高速艇上的应用效果并与船艏压浪技术进行对比,基于某一细长高速穿浪船,对比这2种压浪技术对船体兴波、淹湿、运动、稳性和高速下横倾回复力矩的影响。船体淹湿、阻力和船体运动通过求解URANS方程和使用动网格技术获得,高速下的横倾回复力矩也通过求解URANS方程获得。计算结果表明,2种压浪技术均能有效控制船体淹湿,但干舷压浪设计能在船长范围内控制船体淹湿并具有更好的初稳性,在高速下也有更大的横倾回复力矩。自航模试验也验证了压浪干舷的可行性和良好性能。     

The numerical simulation of a towing cylinder based on immersed body boundary method

An immersed body boundary method is adopted to track the motions of a towing cylinder, and a homogenous multiphase Eulerian-Eulerian fluid approach is used to capture the free surface. The Reynolds average Navier-Stockes (RANS) solver is applied to all gird nodes to deal with different velocities of the nodes that are in the body boundary, near the boundary and out of the boundary and their effect on the fluid. The towing cylinder resistance at different submerged depths in the tank is presented. The simulation results are compared with the experimental data, and the method is verified and validated. Finally, the hydrodynamic characters of the cylinder are discussed further. The numerical and experimental results show that at high speeds, the deeper the cylinder submerges, the lower resistance it suffers. The resistance coefficient trough is obtained at Froude number in the range of 0.3 < F r < 0.4. These phenomena can provide some suggestions on the small waterplane area twin hull (SWATH) design.     

二级深拖系统的回转运动特性

相对于一级深拖系统,二级深拖系统具有良好升沉补偿功能,并且较易对拖体进行定深或定高控制。在实际工作中,母船经常需要根据探测情进行回转机动。为了研究母船回转过程中拖体运动规律和拖缆构形的变化情况,采用凝集质量法建立了二级深拖系统的数学模型,计算分析了母船不同回转参数下拖体运动状态的变化规律,得到了拖缆的瞬态和稳态构形图。仿真结果表明,在360°稳态回转和360°单圈回转条件下,母船回转半径、拖曳速度均对一级拖体和二级拖体的深度变化以及稳态特性有显著影响。母船小半径大速度回转时,两级拖体的回转半径和深度变化较大,应予以特别关注。     

穿浪船船型及相关研究综述

穿浪船属高性能船舶。由于其特殊和针对性的船型设计,穿浪船在波浪中普遍具有优良的快速性和耐波性。近年来,穿浪船引起了广泛关注并在实际工程中得到推广。比较系统地介绍单体、双体和三体穿浪船船型的现状,从快速性、耐波性及安全性等方面概述穿浪船船体性能研究的进展,评述穿浪船船体性能的预报方法,提出了若干与穿浪船有关的潜在研究方向。     

Fuzzy-PID合成控制下铺缆船舶首向寻优动力定位

为使海上作业的铺缆船舶能够更好地保持定点作业能力,其上都安装有动力定位系统。船舶运动的数学模型是非线性的,单独使用模糊控制效果不够理想,通过使用Fuzzy-PID合成控制器可实现更精确的动力定位。该控制器包含大误差切换至Fuzzy控制模块、小误差切换至Fuzzy-I控制模块及微误差切换至Fuzzy-PID控制模块3个模块。同时为了船舶能够更好、更节能地抵抗外界环境,在控制器部分还加入了首向寻优环节。仿真验证表明,与传统Fuzzy控制对比后得出,使用Fuzzy-PID控制器仿真时系统的稳定性和响应速度都较为优越,提高了动力定位的效果,符合绿色动力定位的理念。