基于OpenFOAM的某双艉鳍船快速性能研究

为研究双艉鳍船的艉鳍倾角和螺旋桨旋向对船舶快速性的影响,以OpenFOAM为工具,对模型尺度下的某双艉鳍船进行阻力和自航数值模拟,其中自航分为内旋和外旋2种工况。研究表明:与模型试验结果相比,阻力和自航数值计算结果的偏差均在3%以内,精度较高;将垂直艉鳍改为倾斜艉鳍,能改善艉部流动,减小低速区范围、流动分离和船体阻力;艉鳍形式和旋向对船舶推进效率的影响主要体现在船身效率上,伴流均匀性是影响船舶推进效率的主要因素之一。研究采用的基于OpenFOAM的快速性分析方法可供其他类型船的优化设计参考。

基于参数化建模的船型阻力研究

为获得影响船型阻力的主要因素,以一艘工程船为研究对象,采用参数化方法构建船体几何模型,建立船体参数与船型阻力之间的关系。采用FreeCAD软件进行参数化建模,获得船型几何参数;采用OpenFOAM软件进行数值模拟,获得不同船型的阻力;采用回归分析方法进行数据处理,得到船体参数与船型阻力的关系,进而得到各参数对船型阻力的影响程度,以及使船舶的阻力性能最优的船体参数。研究结果表明:目标船的进流段形状对船型阻力有显著影响;通过对船体参数进行优化,能进一步减小船型阻力。

5668 TEU集装箱船球鼻艏改造节能

为给现有船舶寻找一种方便、有效的节能措施,以5 668 TEU集装箱船为例进行节能研究。通过统计其以往的运营资料,分析其航行状态,发现船舶航行状态较差主要体现在球鼻艏与当前的航行条件不匹配。对此,提出对球鼻艏进行改造的节能措施。以权衡设计理念为指导,以模型试验结合数值分析作为球鼻艏优化手段,通过模型试验验证节能效果并将其应用到实船。测试结果表明:改造后的船舶在常用状态下节能效果显著。

浮态节能技术在某型集装箱船上的应用

为使集装箱船能在保持或增加运力的同时大幅减少燃油消耗,从而降低对环境的有害影响,针对营运中的船舶,提出运用浮态节能技术。以某型集装箱船1 a的营运航行资料为基础,统计分析该型船实际运营的航速范围和载重范围,并在该范围内开展一系列的船舶模型试验。对试验结果进行计算分析,并以此开发应用于实船的"浮态节能系统",通过实船测试验证浮态节能的效果。结果表明:浮态调整具有较好的节能效果,基于模型试验开发的浮态节能系统可准确评估船舶的性能,并能指导浮态调整达到节能的目的,具有较高的可靠性。

5668 TEU集装箱船球艏改型与浮态节能的实船验证

针对目前集装箱船大多处于偏离原设计状态的低载货量及降速航行状态,快速性较差的问题,提出球艏改型和浮态节能技术2种节能方案,并以5 668 TEU型集装箱船为例对这2种节能方案进行实船验证。研究分析该型集装箱船的实际营运状态特点,阐释球艏改型与浮态节能的关系,拟定实船验证的技术路线。通过对2艘姊妹集装箱船(原球艏船和改型球艏船)进行试航,对球艏改型(船)和浮态节能技术进行实船验证。经验证,球艏改型和浮态节能技术的效果明显,且改型球艏船更加适应低载货量、降速航行的营运现状。

一种船舶快速性能评价方法

为合理、统一地评价船舶的快速性能,基于当前的行业标准,提出一种比以往更细致的方法。以散货船、集装箱船和油船等常规主力船型为研究对象,基于上海船舶运输科学研究所试验数据库,借鉴海军系数的概念,统计分析近年来船舶快速性指标的分布情况并进行等级划分。在此基础上,建立根据主机功率、航速和排水体积评价船舶性能的实用方法。以一艘实船为例,说明评价的过程和结果,为制定相关行业标准提供参考。

船型细分在船舶快速性能评估中的应用

为准确评估船舶快速性能,对船模试验数据库中船舶类型进行更精细的分类。考虑主尺度及局部线型特点,将船型特点相近的船舶归为一类。同时,结合按照方形系数、长宽比和宽度吃水比检索的方法,得到与目标船快速性能相近的一系列船舶。验算结果表明,船型细分的方法可使船舶的快速性能评估结果更加准确、合理。

基于R-Shiny和脚本的OpenFOAM远程应用开发

为提升基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的船舶性能评估效率和计算资源利用率,开发一种能提供操作界面、方便使用的OpenFOAM远程应用。以R语言的Shiny模块为B/S(Browser/Server)框架开发网页,通过网页将数据参数和几何文件提交给服务器,利用服务器脚本自动开展船舶性能计算。测试结果表明该应用能自动判断计算过程的收敛情况,提高计算资源的利用率;能记录并返回计算结果和收敛过程,便于用户查询。该应用作为一种简单、高效的OpenFOAM远程应用,能极大地简化OpenFOAM的使用流程,使科研人员将更多精力投入到船舶优化设计中,减少对计算工具的关注。

肥大船标称伴流的影响因素研究

以肥大型散货船为研究对象,对其标称伴流进行数值模拟,研究船型特征对标称伴流的影响。通过已获得伴流试验数据的若干船型确定数值模拟策略,在此基础上对27条目标船型开展数值模拟研究,获得各船型的标称伴流。应用聚类分析算法,得到3个类别的伴流。建立线型特征的计算方法,用船舶尾部横剖面和水线面的线型特征分析伴流类别和伴流数值。研究结果表明,桨前水线面的组合形式对伴流的影响显著,回归分析可准确预报平均伴流值。