船舶在狭窄、浅水航道船行波的数值模拟

狭窄、浅水航道船行波对内河航运安全、航道维护和水域生态环境等存在诸多负面影响。针对狭窄、浅水航道船舶兴波问题,选择内河巡逻艇,基于较为成熟的CFD技术,应用重叠网格(Overset mesh)、两相流、自由表面(VOF)、六自由度(6-DOF)等物理模型和Realizable 湍流模型,模拟分析了船行波波形耦合、反射生成的尾浪以及与岸边相互作用的拍岸现象,并对4.2米某巡逻艇在水深0.95米距离航道2米条件下航行时的升沉、纵倾和水动压力进行监测。研究表明,内河巡逻艇在狭窄、浅水航道波形耦合、反射以及拍岸现象明显,浅水效应、升沉响应、纵摇响应逼真;兴波拍岸位置 与 处的拍岸波高分别为0.02373与0.037065米。本文研究为解释狭窄、浅水航道船行波及航道其他船舶与岸边、桩柱等的相互作用具有指导意义。     

冰区加强型散货船碎冰航道航行阻力数值计算研究

应用CFD-DEM方法对某型冰区加强型巴拿马散货船在碎冰航道航行的船舶阻力进行了计算研究。船-水相互作用建立在欧拉框架下,船-冰相互作用应用拉格朗日框架下的DEM方法实现。参照汉堡水池试验影像和试验参数建立DEM冰粒子和碎冰航道的计算模型。结果表明,CFD-DEM耦合计算方法充分考虑了船-水相互作用和流体与粒子间的相互影响,能较好地模拟了船-冰相互作用和发生的现象。船-冰接触力和总阻力随着船舶进入碎冰航道呈现逐渐增大,然后逐渐趋于平稳。数值计算的船舶总阻力值与试验结果对比,平均误差为5.03%,这项研究可为船舶在碎冰航道航行的数值预报提供参考。     

螺旋桨-冰接触工况下载荷试验研究

船舶在冰区航行时,经常会发生碎冰在艏部下沉,并沿着船体滑入螺旋桨前的流场中,导致高速旋转的螺旋桨与冰发生切削作用,使得螺旋桨桨叶发生严重变形和损坏。为了进一步分析和研究螺旋桨-冰切削过程中的各种载荷,文中首先在拖曳水池中搭建了螺旋桨-冰切削试验平台,详细叙述了测量设备和模型冰推送装置。然后,通过重复性分析以及与其他学者的研究进行对比分析,验证了试验平台的可行性和可靠性。最后,对螺旋桨-冰在空气中以及在水中切削时受到的载荷情况进行了详细的分析。试验结果表明:螺旋桨-冰切削试验平台的搭建具有可行性,能够较好地测量螺旋桨-冰的切削载荷;模型冰移动的速度越快,螺旋桨受到的挤压载荷越大;螺旋桨-冰切削过程中接触载荷的详细描述对冰级螺旋桨的结构设计具有重要的工程意义和应用价值。