新型双体无人测量艇静水阻力性能预报与航态优化

为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响,还为多波束声学设备选取了合适的船体安装位置.结果表明,CFD方法能精确完整地预报双体测量艇从低航速排水到高航速滑行的航态变化和阻力特性,而经验公式法主要适用于测量艇航速较低(F_(r▽)<1.5)时的阻力预报.在4~6 kn测量航速下,该艇的阻力经济航态约为尾倾1.4°,此时在片体间距离船尾约0.3~0.5个船长位置处存在一个相对稳定的高液位区域,适合作为无人测量艇多波束声学设备的安装位置.

Application of CFD and FEA Coupling to Predict Structural Dynamic Responses of A Trimaran in Uni-and Bi-Directional Waves

To predict the wave loads of a flexible trimaran in different wave fields,a one-way interaction numerical simulation method is proposed by integrating the fluid solver(Star-CCM+)and structural solver(Abaqus).Differing from the existing coupled CFD-FEA method for monohull ships in head waves,the presented method equates the mass and stiffness of the whole ship to the hull shell so that any transverse and longitudinal section stress of the hull in oblique waves can be obtained.Firstly,verification study and sensitivity analysis are carried out by comparing the trimaran motions using different mesh sizes and time step schemes.Discussion on the wave elevation of uni-and bi-directional waves is also carried out.Then a comprehensive analysis on the structural responses of the trimaran in different uni-directional regular wave and bi-directional cross sea conditions is carried out,respectively.Finally,the differences in structural response characteristics of trimaran in different wave fields are studied.The results show that the present method can reduce the computational burden of the two-way fluid-structure interaction simulations.

高速双体船的阻力计算

本文根据16条对称片作圆舭型高速双体船的阻力试验资料，运用多元线性回归分析方法，研究高速双体船剩余阻力系数C_r随傅汝德数Fn的变化规律，提出了剩余阻力系数曲线（C_r～Fn曲线）的表达方法。用本文提出的方法计算圆船型高速双体船的剩余阻力系数，在95％的概率下，误差小于5％，较目前使用的其它方法计算简便、精确度高、适用的速度范围广，可供高速双体船设计时估算阻力使用。

单体小水线面水翼复合型高速船应用前景探讨

该文简要介绍了单体小水线面水翼复合型高速船 (HYSWAS)国内外研究概况 ,HYSWAS与其它高性能船比较具有航速高、耐波性好、可大型化的优点。通过海峡客运船队的论证和东亚超高速货运航线经济性分析 ,提出了HYSWAS用作高速客渡船和小型、高速集装箱船 ,具有良好的应用前景。

迎浪航行下高速双体船耐波性能研究

耐波性能一直都是船舶水动力性能研究的重点。基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值仿真方法,以高速双体船为切入点,综合研究其在复杂海况下的耐波性能。基于Fluent建立双体船等比例仿真模型,运用流体体积(Volume of Fluid,VoF)数值造波技术进行数值造波。针对三级以下的海况进行规则波耐波性能研究,获得不同波长下纵摇、升沉运动幅值算子响应曲线。结果表明,在规则波下,不同波长双体船纵摇及升沉幅值相对变化均较小,说明该船体结构在三级海况以下耐波性较好。但是,波长在60 m时,纵摇及升沉运动出现峰值,会导致船体的耐波性较低。

基于阻力性能的高速双体船结构优化

为降低高速双体船航行阻力,提高海上救援能力,以某高速双体船为研究对象,设计了一种船尾压浪板,并通过ANSYS Fluent研究了低、中、高速航行时压浪板长度对双体船总阻力的影响规律。利用MATLAB中Polynomial函数拟合航行阻力与速度、压浪板长度之间的关系,采用遗传算法优化压浪板长度。结果表明:压浪板能够有效降低高速双体船航行阻力;减阻效果与压浪板长度有关,且在一定速度范围内有效;压浪板长度为195.40 mm时,减阻效果最好。

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。

Rankine源Dawson型方法求解三体船兴波阻力

提出将Dawson型兴波阻力理论计算方法用于求解三体船兴波阻力,按Dawson型兴波阻力理论计算方法对三体数学船型和三体方尾船型兴波阻力进行了理论计算,将兴波阻力理论计算结果与剩余阻力模型试验结果进行了比较,验证了Dawson型兴波阻力理论计算方法适用于三体船型兴波阻力理论预报,在中低速区间本方法较线性兴波阻力理论方法的计算结果有改进,并据Dawson型方法兴波阻力理论计算结果分析了三体船阻力特性和线性兴波阻力理论计算结果误差原因.

高速三体船研究综述

从水动力理论、模型试验和船型优化等方面对高速三体船的研究进展进行了综述,阐述了高速三体船的应用前景,归纳评述了有关的研究成果和尚存在的问题,并提出了关于这种新船型的若干研究方向.

三体船阻力模型试验

介绍了高速排水型三体船模型静水阻力试验。在 Froude数 0 .3～ 0 .8范围内进行了系列试验 ,研究侧体位置对阻力的影响。详细分析了三体船各船体之间的兴波干扰、剩余阻力曲线特征和阻力成分。通过阻力换算 ,对三体船、双体船和单体船的有效功率进行了比较 ,结果显示出三体船在阻力性能方面的巨大潜力。

三体船横摇运动

介绍了关于三体船横摇运动的研究工作。采用能量法 ,由自由横摇衰减试验测量数据计算了三体船横摇阻尼系数 ,分析横摇过程中阻尼非线性作用的特点 ,讨论侧体横向布置位置、舭龙骨和航速对三体船横摇运动的影响 ,对线性、非线性方法用于预报三体船横摇运动进行比较分析。三体船模型横摇试验包括静水中的自由横摇衰减试验、规则波中的零速横摇试验。试验中通过系列变化侧体横向布置位置 ,并对侧体安装舭龙骨进行对比试验 ,研究侧体布置和舭龙骨对三体船横摇运动的影响。经与试验结果对比 。

三体船操纵性计算与特性分析

根据操纵性运动线性方程与一阶KT响应方程对某三体船型操纵性运动进行预报。方程中的船体加速度类水动力导数采用Hess-Smith法计算,船体速度类水动力导数采用细长体理论并结合经验公式和图谱进行计算,舵导数采用短翼理论并结合经验公式和图谱进行计算。最后,根据理论计算结果对侧体位于不同纵向位置的三体船和单体船的操纵性规律、特性以及特征参数进行了分析、对比。计算结果表明,该计算方法具有良好的应用前景。

超细长三体船阻力计算研究

主船体为超细长体、两侧配置两个小侧体而形成的三体船是一种很有潜力的新船型 ,近年来已引起了广泛的关注。本文对三体船的阻力原理进行了分析 ,以“相当平板”假设为基础计算摩擦阻力 ,采用“1+k”的方法计算形状阻力 ;采用线性兴波阻力理论建立三体船的兴波阻力计算方法 ,提出了一套计算三体船阻力的完整方法。经与船模试验结果比较 ,采用本方法预报三体船的阻力 ,Cw 的计算结果可以定性地反映侧体布置位置对三体船兴波阻力的影响 ,计算结果比较接近实际情况 ,具有一定的可靠性 ,可用于该船型的阻力预报。

太阳能动力船舶发展综述

对近年来国内外太阳能动力船舶发展现状和趋势进行了综述,介绍了多艘太阳能动力船研制成功的实例,并对太阳能动力船舶的若干关键技术及其可能的解决方案进行了阐述,重点说明了太阳能动力船舶与多体船型的联系,并对国内发展太阳能动力船进行了初步构想。

高速三体船型概念设计研究

针对一型三体缉私艇为实例完成了高速三体船型的概念设计,并进行了相关的模型试验.对三体船的设计方法进行了探讨,提出三体船型的设计应分为主体主尺度要素设计和侧体布局设计,对开发三体船型具有指导意义.设计结果显示,高速三体船船型方案具有较好的快速性和横摇性能,稳性满足规范的要求,可以提供较大的甲板空间.

近似技术在船型阻力性能优化中的应用研究

船体型线优化过程中,通常要利用高精度的CFD软件对船舶的相关性能进行数值求解。这将耗费大量的时间,导致船型优化效率降低。为有效提高船型优化的效率,提出将近似技术应用于船型自动优化中,以代替CFD数值求解。探讨了样本点选取、样本集形成及近似模型实现途径等问题。以一艘1300TEU集装箱船的线型优化为例,构建船体兴波阻力的Kriging近似模型,并将其应用于球鼻首的优化中。计算结果表明,基于Kriging模型的船型优化是一种实用而且有效的方法。

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%。

几种排水型高性能船阻力性能对比研究

采用阻力理论计算方法,以高速圆舭艇的阻力性能为基准,对高速圆舭艇、深V型船、穿浪双体船以及高速三体船的阻力性能进行了对比研究,对比较结果进行了分析,给出了各船型的最适用航速范围.

SWATH船型及其阻力性能计算

介绍了小水线面双体船 (SWATH)船型结构、主要性能特点、发展简史以及我国在这方面的研究与开发工作 ,并对 SWATH阻力性能进行了计算研究 。

船型优化中样本点选取方法对近似模型精度的影响研究

将近似技术应用于船体型线优化中,构建便于求解的近似模型,用以代替CFD数值求解,能有效提高船型优化的效率,缩短优化时间。如何构建高精度的近似模型关系到优化结果是否可靠,而样本点的选取方式是影响近似模型精度的重要因素之一。论文首先阐述了拉丁超立方设计的选点原理。其次,针对均匀设计存在的难点,提出了大试验次数均匀设计表的构造方法。然后,以数学测试函数为例,论述了两种选点方法的适用性。最后,以国际标模KCS为例,建立了船舶阻力性能的近似模型,并进行了精度检验。