渔船减阻球鼻艏模型优化研究

为探究球鼻艏变化对渔船水动力性能的影响,在母型船直立艏方案的基础上,以总阻力为优化目标,进行增设球鼻艏设计.首先对渔船进行参数化建模,采用自由变形(FFD)方法对艏部的几何参数进行改造;然后使用拉丁超立方设计方法进行采样,将CFD数值模拟与BP神经网络相结合,建立以高度精确的数值模拟为优化特征的母型船预测模型;最后利用遗传算法对渔船进行目标优化,寻求总阻力优解的设计点.结果表明:基本船型配合增设优解的球鼻艏后,在3种航速情况下,总阻力分别减小0.30%、0.58%、1.02%.

基于CFD的游艇阻力预报及球鼻艏型线变形

针对游艇的球鼻艏型线优化问题,利用CAESES和SHIPFLOW软件组成的优化平台构建一种船型优化的方法。以船长为49 m的游艇为母船,建立主船体三维模型,有关水动力计算模块采用SHIPFLOW软件实现,通过对比计算得到阻力最优船型,球鼻艏变形模块则通过CAESES软件参数化变形技术实现船型的自动变换,以兴波阻力为优化目标,通过优化算法结合总阻力计算程序得出总阻力最佳船型。优化结果表明:对于该游艇,在满足工程约束的条件下,该方法可以得到阻力降低的新球鼻艏形状。

基于响应面的渔船球鼻艏参数分析及多航速自动优化

远洋金枪鱼围网渔船是一种中、高速的作业型船舶,加装球鼻艏并进行优化可以有效降低其兴波阻力。通过一种改造型值的球鼻艏变换方法,由球鼻艏的长度、宽度、高度及尖点高度参数直接生成用于CFD计算的船体型值,可以快速探讨球鼻艏对兴波阻力的影响。兴波阻力的计算采用Rankine源势流理论,运用试验设计方法生成球鼻艏参数对兴波阻力影响的响应面模型。该模型表明,各参数的影响是复杂且耦合的,难以呈现单调的规律性,且在不同航速下其影响规律也有差异。优化球鼻艏的过程选用结合响应面的快速优化方法,通过优化,发现传统的对单一设计航速的优化可能会出现在较低的服务航速下阻力增加的情形,而采用多个航速的阻力优化方法则在设计航速与服务航速下同时具有减阻节能效果。

船——冰碰撞载荷下球鼻艏结构动态响应研究

文章利用非线性有限元法对船—冰碰撞进行了数值仿真,分别研究了船舶球鼻艏与同质量不同形状、同形状不同质量冰体发生碰撞以及不同碰撞速度下的动态结构响应特性,揭示了不同工况下船舶的损伤变形、碰撞力和能量吸收的规律,得到了冰体形状、冰体质量、碰撞速度等因素对船—冰碰撞的影响机理,为提高船舶抗冰载荷设计提供参考。

水面舰船加装减阻节能球鼻艏研究

该文基于波形叠加的消波原理,对一艘仿阿雷.伯克级大型驱逐舰加装减阻节能球鼻艏进行研究,研究表明大型驱逐舰加装减阻节能球鼻艏可获得较好的减阻效果。文中首先给出了基于细分曲面表达船型,采用船体曲面法向量分量表示源强的船舶兴波阻力及波形计算的数值方法,通过与实验结果的比较,分析了该方法的合理性和有效性;在此基础上通过逆向设计法优化计算和分析得到了一仿阿雷.伯克级大型驱逐舰船型加装减阻节能球鼻艏消波减阻定性规律和定量效果,在特定的中高航速下通过减阻节能球鼻艏优化设计可以使兴波阻力最多减少33.7%。

船舶碰撞缓冲型球鼻艏概念探讨——球鼻曲率对碰撞的影响

船舶碰撞事故中 ,被撞油船船侧的破裂会引起严重的海洋污染 ,故油船双层船壳设计成为防止被撞油船破损的有效措施。但随着海上运输船舶的数目及尺度的日益增大 ,双层船壳已不能满足防止船侧破损的要求。本文提出了缓冲型球鼻艏的构思。在船舶相撞的过程中 ,球鼻艏曲率的尖锐程度影响被撞船船侧的损伤程度 ,故提出并讨论了表征球鼻艏碰撞特性的标志性参数。通过对不同曲率的球鼻艏一系列的碰撞数值仿真计算 ,详细描述了外形曲率对球鼻艏的变形形态、碰撞力、碰撞力密度及能量吸收的影响 。

水面舰船减阻节能球鼻艏理论及模型试验研究

基于线性兴波理论,对水面舰船加装减阻节能球鼻艏进行理论和试验研究,发现水面舰船加装减阻节能球鼻艏可获得较好的减阻效果。根据理论优化结果选取多个理论模型进行船模阻力及波形试验。试验结果表明,球鼻艏在特定的中高航速下可以使兴波阻力最多减少37%,总阻力最多减少15%。

基于圆球型球鼻艏构型的兴波阻力减阻特性分析

球鼻艏减阻的机理至今尚未完全清晰,开展基于圆球型球鼻艏构型对兴波阻力影响机理的研究,对揭示球鼻艏的减阻机理,充分发挥球鼻艏对水面舰船的消波减阻效果具有基础性的重要意义。针对DTMB 5415船型,利用CFD计算软件STAR-CCM,分析前伸出球鼻艏主要构型参数对兴波阻力的影响及其机制。设置几组前伸出球鼻艏,其主要构型参数的前伸量与半径各异,结合采用已知试验数据和CFD计算数据分析阻力的变化规律,以及球鼻艏减阻的机理。结果表明,在特定的傅汝德数条件下,球鼻艏纵向位置和半径对兴波阻力的影响较为显著。

三维球鼻艏入水砰击研究

基于有限体积法的数值仿真方法对三维球鼻艏的入水砰击问题进行了研究.建立包含气水流场的三维有限元模型,研究了入水过程中流场的自由液面的变化、空气层的作用、纵向曲率和纵向速度对入水压力的影响等问题.结果表明,数值计算仿真的方法可以有效的模拟三维球鼻艏入水过程中自由液面和空气层的变化情况,在相同有效冲击角处球鼻艏的纵向曲率对砰击压力也有较大的影响.

水下非接触爆炸下舰船球鼻艏结构抗爆抗冲击性能数值仿真

球鼻艏作为现代舰船的重要结构,具有降低流体阻力和装载声呐的作用,其结构强度直接关系到舰船的战斗力,而其抗爆抗冲击性能更是影响舰船生命力的重要因素。针对某舰球鼻艏结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,并应用ABAQUS对其水下非接触爆炸载荷下的抗冲击性能进行数值仿真计算。计算结果表明,合理的结构设计及材料选择可使球鼻艏结构在不同水下非接触爆炸载荷下的塑性变形均处于安全范围内,并发现其主要薄弱环节位于导流罩与船体外板的连接区域,从而在设计中对薄弱环节进行适当加强。

小型渔船球鼻艏减阻效果探讨

对山东省海洋水产研究所设计的９４ｋＷ玻璃钢拖网渔船进行了船模阻力实验，并对首部设有球鼻艏和不设球鼻艏时的船舶阻力进行了比较。实验结果表明，在满载状态与设计航速附近，有球鼻艏时的阻力要比无球鼻艏时有明显的优势。

特种材料球鼻艏抗冲击特性数值研究

为探讨球鼻艏结构的抗冲击性能,采用数值手段对典型球鼻艏结构进行一体化建模,基于Abaqus的声固耦合法模拟水下非接触爆炸载荷与球鼻艏结构的相互作用,提取设计工况下的球鼻艏典型部位的冲击响应结果。结果表明:钛合金材料极大提高了球鼻艏结构的局部抗冲击性能,但在遭受水下非接触爆炸载荷时,仍出现了明显的塑性变形;球鼻艏底部钢结构由于采用纵横肘板进行支持,具有优异的安全性;随着冲击因子的增加,球鼻艏结构的应力近似呈线性增长,而塑性应变曲线随着冲击因子的增加呈指数曲线增加。

基于STAR-CCM+的鱿鱼钓船波浪增阻数值计算与球鼻艏选型分析

为研究渔船在实际海浪中航行的阻力大小,优化船舶的阻力性能,本研究采用STAR-CCM+软件,以49 m远洋鱿鱼钓船船模为研究对象,分析了其约束运动模型在静水和迎浪情况下的阻力性能。通过对约束模型在不同波高和波长的波浪中的阻力进行计算,得出远洋鱿鱼钓船在不同海况下实船的波浪增阻情况,同时,对远洋鱿鱼钓船球鼻艏进行选型分析,比较鱿鱼钓船无球鼻艏和加装撞角型球鼻艏、上翘型球鼻艏后在波浪中的阻力大小。结果显示:船舶在两种典型海况下设计航速时的平均波浪增阻占静水阻力的25%和18%,与其他船型相比,撞角型球鼻艏船型波浪增阻为21.0%和14.7%,降阻效果最显著。本研究为远洋鱿鱼钓船设计初期航速和球鼻艏的设定提供了参考。

球鼻艏伸出长度对阻力性能的影响

我国作业的众多渔船中,拖网渔船占了多数。为了响应国家节能减排政策,故采取安装合适的球鼻艏以起到减少阻力的作用。文中采用CFD技术,在球鼻艏伸出长度的变化上对拖网渔船进行阻力的比较研究,从中得到适当的球鼻艏使得拖网渔船在设计航速下得到较好的减阻节能效果。

基于CFD的金枪鱼延绳钓渔船球鼻艏形状研究

以49.5 m金枪鱼延绳钓渔船为研究对象,为了得到具有较好阻力性能的球鼻艏,首先设计撞角型球鼻艏,通过CFD方法得到撞角型球鼻艏渔船的阻力性能并与模型试验结果进行比较,两者吻合较好;然后通过改变球艏的伸出长度、形心浸深和体积为该船设计水滴型和S-V上翘型球鼻艏,对水滴型和S-V上翘型球鼻艏形式的船体阻力性能进行数值模拟。通过比较三种不同球鼻艏形式下船体的阻力性能,结果显示:该型延绳钓渔船使用撞角型球鼻艏具有较好的减阻效果。

42m拖网渔船球鼻艏优化研究

采用现代粘性流CFD数值技术对42m拖网渔船船型阻力试验进行数值模拟。以船体为中心,确定有效的计算区域,并在船体表面和计算域生成高质量网格,通过数值求解粘性流体控制方程RANSE,获取流场信息和阻力值。研究不同长度球鼻艏对船舶阻力的影响。

气泡与球鼻艏结构相互作用实验研究

采用实验研究球鼻艏附近电火花气泡的运动特性,在球鼻艏正前方、斜45°及正下方不同位置通过电火花打火生成气泡,研究球鼻艏结构附近气泡脉动特性。实验发现,由于球鼻艏结构的特殊性,气泡脉动过程中呈现出与水平刚性板不同的运动状态,因自由面作用,气泡在离球鼻艏较近时可能会在中部产生撕裂,分成两个子气泡。通过总结实验,统计气泡脉动周期、射流速度、中心运动规律和分裂阈值,旨在为水下爆炸气泡运动特性研究提供参考。

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。

一种曲面插值算法在球鼻艏形状优化中的应用

文章着眼于球鼻艏设计,提出一种球鼻艏几何形状的插值表达方法,把球鼻艏的设计参数减少至5个,提出采用多岛遗传算法数值优化兴波阻力的球鼻艏设计方法。最后,对KCS船的球鼻艏进行了优化设计,结果显示,其兴波阻力较原方案降低了10%,初步验证了该设计方法的有效性。

高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计

[目的]为满足某特殊用途舰船的功能需求,需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响,对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。[方法]采用逐步趋近分析方法,对该船型及附体进行多方案对比分析,利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型,并通过模型试验进行验证。[结果]结果表明,最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。[结论]在相同计算条件下,数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别,所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。