三体船船型分析及兴波干扰的模型试验研究

以本文设计的高速三体船型线为研究对象,分析了三体船船型的特点。应用均匀设计法进行了三体船兴波干扰的模型试验研究,依据试验结果分析了片体位置对三体船兴波干扰的影响,比较了同用途三体船与单体船的阻力性能,并讨论了多体船快速性试验结果的换算问题。

快艇气泡减阻的原理研究与相似比分析(英文)

分析了高速气泡船气液两相流动的特征,进而将气泡船复杂的三维流动简化为两维人工气泡绕流的两相流物理模型,并提出了两维人工气泡绕流的相似律。采用有限体积法和VOF方法,建立了两维人工气泡绕流的数学模型。应用该数学模型,研究了气泡船在无气泡、气泡封闭、气泡半开三种典型绕流时的气液流场特性,得到了气泡长度、气泡形状随来流速度、气泡腔压力、气体流量的变化规律,分析得出了在高速气泡船底部形成稳定气泡的力学条件。相关研究结果对高速气泡船底部气泡腔的设计具有指导意义。

船舶型线设计系统软件开发

基于三维线框模型和NURBS曲线、曲面理论,设计开发了具有完全自主知识产权和全部源代码的、具有人机交互设计界面的船舶型线设计系统。该系统将与型线设计有关的复杂操作(船型生成、型线变换、船型光顺、船体曲面生成/渲染、静水力计算、型线接口输出)集成起来,通过命令的方式供用户调用。测试结果表明,该系统功能丰富、使用便利,是辅助船型设计的有效工具。

基于互联网的船型设计与航速预报应用服务系统

在702研究所微机版软件系统SHIDS3.0的基础上,开发了基于互联网的、界面友好的在线式船型设计与航速预报应用服务系统SHIDSweb。重点介绍了该软件的开发过程、技术优势及其应用情况、收费与网络用户管理机制、用户开发及未来发展计划。用户可根据船舶主尺度和主机参数,通过互联网应用该系统快速进行船型设计、静水力计算、阻力及自航因子估算、螺旋桨设计及航速预报,并对该船型进行耐波性和操纵性初步估算。该系统同时提供了船型几何及其快速性能试验结果的数据库查询。

减压拖曳水池的桨模试验

本文选用标准桨模4119，在减压拖曳水池进行了常压下的敞水重复试验及减压下的空泡性能试验。针对该水池的测试设备和试验方法，分析了本次敞水试验的测量不确定度，并与国外公布的试验数据进行了比较。桨模空泡性能试验是减压拖曳水池的特色试验，本文也对该试验结果进行了分析，并与空泡水筒的试验数据进行了比较。

CAE在船舶性能研究领域的应用

论述了计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,简称CAE)技术的重要性及其在船舶性能领域应用的可行性。从原理、特点、功能、构成、应用效果及未来发展诸方面介绍了中国船舶科学研究中心在CAE技术领域自主创新的技术成果和在研项目,其中包括船型设计系统、水动力性能预报系统、数字水池试验系统、数值水池仿真系统和船舶技术性能数据库等五大系统。上述诸系统既相互独立,又有机联系,共同构成船舶性能研究的综合系统。

双体船/三体船兴波阻力数值预报方法研究

采用改进的Dawson方法,自行开发了可用于双体船、三体船兴波阻力的数值预报程序,并且考虑了高速三体船方尾的处理。利用本文的数值预报方法分别计算了一条小水线面双体船和一条三体船,验证了本文的数值预报方法在一定范围内能较合理地预报双体船、三体船的兴波阻力。此外,还讨论了该方法在三体船片体位置优化中的应用,通过和试验值对比验证了该方法可用于三体船片体布局优化。

气层减阻技术关键因素影响研究

气层减阻技术可显著降低船舶阻力、减少燃料消耗和提高船舶航速,是极具潜力的新型船舶节能减排技术。在大型低速船上应用这项技术时,由于航速低的原因,气层难以在船舶底部生成并稳定保持。针对气层减阻技术在低速船上的应用难点,以平板为研究对象,进行气层生成和稳定保持的试验研究,探讨低速状态下气层能稳定保持的关键因素。对喷气方式、喷口形式、气流量等因素展开了系列研究,获得了低速状态下具有较高减阻节能效果的喷气模式(喷气方式+喷口形式)和关键设计参数。以此为设计依据,对船模、百吨级原理样船以及沿海实船等为多种尺度的研究对象进行气层减阻方案设计,获得了较好的减阻节能效果,船模减阻率达47%,百吨级原理样船净节能11%,沿海实船净节能7%以上,验证了寻获的气层减阻关键因素的合理性和有效性,为气层减阻技术在低速船上应用提供技术支撑。

大型运输船舶快速性能回归分析研究

基于450条大型运输船舶的船型子样及其快速性能试验数据,应用多元统计回归分析方法,分段研究了大型运输船舶的阻力系数与自航因子的快速估算策略。通过不同船型自变量方案组合的对比分析,得出了影响大型运输船舶快速性的主要船型参数,进而得出了两套阻力系数与自航因子的统计回归表达式,并通过实例验证其正确性。研究成果可用于大型运输船舶的航速快速预报,也为大型运输船舶的快速性能优化指明了方向。

一种快速评估方法在船舶线型优化中的应用

采用一种势流兴波数值优化方法与RANS求解器的优化结合的方法对某中速船的首部进行线型优化,以便使其速度达到设计要求。经过多轮数值优化试验,取得一个优化方案。最终的优化方案经模型试验验证,总阻力下降约2.7%,预报航速提高约0.4kn。

中国船舶科学研究中心关于船舶性能新技术的研究进展

阐述了船舶性能新技术的重要性,并从原理、特点、功能、构成、应用效果诸方面较为详尽地介绍了中国船舶科学研究中心在船舶性能新技术领域的自主创新的若干成果,其中包括船型和性能数据库、船舶水动力性能集成设计系统、螺旋桨设计软件包、计算流体力学技术、掠海地效翼船、小水线面双体船、水翼船等七项研发成果。

参数化的船型设计方法

根据特征参数和特征线,生成光顺的船体线型是造船工作者梦寐以求的目标。基于光顺曲线的参数化设计,提出了参数化的船型设计方法。该方法可根据特征参数和特征线快速开发出具有优秀航行性能的、光顺的船舶型线。设计实例表明了该设计方法的可行性。

方尾舰船兴波阻力计算及其应用

本文开发了一种兴波阻力的计算方法，主船体采用Ｄａｗｓｏｎ方法计算，方尾后流域的特征有所不同，必须对Ｄａｗｓｏｎ的数值方法加以扩展，即考虑未浸水方尾的边界条件。计算结果表明该数值模型能够反映方尾对流场和阻力的影响，兴波阻力和波形的计算结果表明，它与试验结果吻合良好，说明对于方尾船，本研究所采用的基本理论和数值模型是可行的。本文还利用该方法计算了多方案的尾板兴波阻力，利用这些结果进行尾板优化设计，取得了良好的成效。

船舶通气气泡减阻相似律的研究

提出了船舶通气气泡减阻相似律以及除傅劳德数Fr和雷诺数Re外的第三个相似判据——气体流量系数Q,因此总阻力系数和减阻率可表达为Re,Fr和Q的函数。这些结果可以应用于模型试验的分析和实船性能的预报。文中给出的气泵参数计算公式则可应用于气泵的设计。

微气泡流的数值模拟及减阻机理分析

本文采用k-ω湍流模型,进行微气泡流动的数值模拟。在数学模型中,将气泡流作为混合物的流动处理,同时考虑了气泡与水的相对运动。应用该模型,计算了不同气泡直径及喷入速度、不同主流速度下某三维回转体周围微气泡分布及其阻力变化,计算结果与已发表的试验研究的结论相当吻合。对计算结果的分析表明,微气泡减阻的关键是生成足够小的气泡并使之尽量附着在物体表面附近以获得较高的空隙率。

优化算法在船体型线参数化设计中的应用

以目标船舶主尺度要素和承载船舶信息的基本曲线为输入信息,以曲线应变能为目标函数,提出参数化生成以NURBS表示船体型线的数学模型,采用两种优化计算方法(牛顿/拉夫森迭代法和微分群体智能算法)来数值求解该模型,并比较了不同算法所得出的船体曲线和计算过程。结果表明,依据本文介绍的数值算法,经参数化生成的船体型线能满足工程应用要求,并有望在船型优化设计中应用。

带阻流板的高速深V艇减阻机理研究

阻流板具有调节艇体姿态从而降低阻力的作用,在滑行艇上效果明显.针对某高速深V快艇,利用数值计算的方法,探究了阻流板在高速深V艇减阻机理.对该快艇的阻力数值计算方法进行研究,从计算区域大小、网格数量和湍流模型三个方面确定该快艇的阻力数值计算方法,获得的数值计算结果与水池模型试验对比误差在2%~6%之间,满足工程精度要求.在该方法的基础上对过渡段和滑行段两个典型状态下,不同阻流板伸出长度下的阻力性能及运动姿态进行预报.结合自由面兴波和艇体表面压力分布来对阻流板的减阻机理进行分析,获得该艇阻力性能最优所对应的阻流板最佳伸出长度值.

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。

数值水池集成软件系统概念设计研究

提出了数值水池集成软件系统的概念设计方案,包括总体思路、研究内容、系统构成、关键技术和预期成果,为进一步开展数值水池集成软件系统的详细设计打下了良好基础。

不同侧船体对三体船横稳性的影响研究

为考察侧船体对三体船水动力性能的影响,特别是对横稳性的影响,构建了四型主船体相同而侧船体不同的三体船型线方案,计算了各型线方案的横稳性高,再应用CFD工具分析了不同侧船体方案对三体船阻力和横倾恢复力矩的影响,并通过模型试验对CFD阻力结果进行了验证。对比分析三体船初稳性高和横倾恢复力矩等数据发现,侧船体排水体积虽小,但作用在其上的横向动升力矩对三体船横稳性的影响不可忽视,特别是在航速较高时。