穿浪双体船纵向减摇策略麻雀搜索优化

为了改善穿浪双体船恶劣工况下的纵向稳定性,本文基于T型水翼及尾板设计了综合姿态控制系统。同时,对该系统相关控制参数的优化策略进行研究,以更好地实现减摇目标。采用了线性二次调节器和混合麻雀算法相结合的策略来设计控制器,将一种新型群智能算法(麻雀算法)及其改进算法应用于线性二次调节控制器权重矩阵寻优。通过两者对比,不仅验证了所设计姿态控制系统的有效性,也验证了该智能算法改进策略的高效性。结果表明:基于混合麻雀算法的控制器具有很好的自适应能力,且寻优过程收敛速度快,精度高,对工程实践具有一定的参考价值。

基于STAR-CCM+的双体船尾插板阻力性能研究

船舶的阻力是影响船舶快速性的重要因素之一,为了减小阻力对船舶航行时的影响,以NPL4a双体船为研究对象,设计一种尾插板,基于计算流体力学(CFD)方法实施重叠网格方案来模拟船舶在静水中的运动,并与模型试验结果进行对比验证。对安装不同长度尾插板的减阻效果进行减阻性能研究,构建数值波浪水池,模拟迎浪规则波中有无尾插板的直航运动。结果表明:在静水中,1 mm尾插板平均减阻4.42%,3mm尾插板平均减阻5.3%,在Fn=0.5时,达到最大减阻率10.35%,5mm尾插板平均减阻3.42%;船舶在波浪高速航行时,带有尾插板的船体阻力小于裸船船体阻力。设计的尾插板达到减阻目的,研究成果可为以后的尾插板设计提供借鉴参考。

基于高速三体船阻力性能的压浪板参数敏感性分析

为了研究不同外形和安装位置的压浪板对高速三体船阻力的影响,选取了展长B、弦长L、安装角度θ、主体安装高度H及侧体安装高度h等5个代表性参数,通过正交试验设计出16种参数组合,采用基于雷诺时均方法的SST k-ω湍流模型对加装不同压浪板的三体船静水航行过程进行数值模拟并验证模拟的准确性,极差分析得出5个参数对总阻力系数的影响顺序为H>h>B>L>θ。对较优参数组合压浪板进行多航速模拟,并监测静水阻力、纵倾、艉下沉、自由液面及船底压力等数据,分析压浪板减阻和改变航行姿态的原因,发现减阻效果随着航速的增大而逐渐明显,傅汝德数Fr为0.598时减阻率可达12.69%。

变角度尾压浪板对断级滑行艇阻力性能的影响

为了研究尾压浪板安装角对断级滑行艇阻力性能的影响,对尾压浪板安装角β=2°,3°,4.5°的双断级滑行艇模型进行试验研究,并利用计算流体动力学软件CFX对容积Froude数Fr_▽=0.44~5.20的模型绕流场进行模拟,分析了尾压浪板的作用机制,以及不同β角的尾压浪板的水动力特性,探讨了尾压浪板安装角对断级后空穴和各滑行面负荷系数的影响.结果表明,增大尾压浪板安装角,可使断级滑行艇得到较好的低速阻力性能,并且在对高速段阻力影响较小的同时提高发生海豚运动的临界速度.

高速排水型舰船加装尾板的节能机理

尾板是加装在高速排水型船尾封板端板处沿船体向后延伸的一块短板,是一种方便和简单的节能措施,本文主要研究其节能的原因。通过大量的模型试验结果分析和对某舰有无尾板的CFD理论计算,并与高速水面快艇加装尾板减阻机理的比较发现:排水型船的节能机理有所不同,尾部压力分布的变化是高速排水型船加装尾板节能的主要原因。

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。

加装尾压浪板单体复合船型运动预报研究

为改善单体复合船型静水阻力性能,在传统单体复合船型基础上在尾部加装尾压浪板,可以改善其静水阻力性能,同时其耐波性能也得到提升.对加装尾压浪板的单体复合船型开展纵向运动预报研究,先后采用切片法进行理论预报,分别用二维RANS方法和三维RANS方法计算船体剖面及尾压浪板水动力系数,RANS方法计算组合附体和尾压浪板的升力系数.通过与模型试验结果比较表明,采用的预报方法可以用于加装尾压浪板单体复合船型纵向运动预报.

排水型深V船系列模型尾板减阻试验研究

针对千吨级排水型深V船减阻节能的需要，开展小系列深V船尾板减阻试验研究．尾板长度变化范围为（0．010~0．023）Lwt，尾板下反角为3°～10°，试验速度区间为Fr=0．15～0．52．基于试验数据，综合分析了航速、尾板长度及下反角等参数变化对减阻效果及船体航行纵倾的影响规律，获得了优良减阻效果的尾板设计参数及适用航速范围．

两种尾部附体在过渡型船舶上的对比研究

为了研究阻流板和压浪板在过渡型船舶上的适配性,对某过渡型船舶进行了安装节能附体前后的阻力试验及数值研究。探讨了压浪板下反角α=5°,10°以及15°时的船舶水动力性能,并结合前期的阻流板研究成果,对两种附体的适配性进行了对比研究。结果表明:STAR-CCM+可以对船舶阻力进行准确预报,并能较好地捕捉方尾船的尾流场特征;0.334≤Fr≤0.584时,压浪板(10°)能够使船模阻力平均降低6.54%,其中Fr=0.4时,减阻率最高可达8.61%。压浪板(10°)对船舶尾流场的改善更加显著,但其附体阻力要高于阻流板(Z2);综合结果:当Fr≤0.5时,压浪板(10°)的减阻效果更好;当Fr>0.5时,阻流板(Z2)的减阻效果更优。

舰船尾部改型的几种措施

介绍尾楔、尾压浪板、尾楔/板结合体、“鸭尾”和增加沉深等五种舰船尾部改型的措施,对国内外的研究以及应用情况进行总结。给出近期设计实践中增加沉深后的改型和原型试验的比较结果。对各种尾部改型的水动力机理进行描述。尾部改型可以起到减阻节能的作用,即可在设计的初步阶段考虑,它们的应用开阔了舰船附体设计的思路。

方艉船流动的数值模拟

本文在分析现有方艉船流动数值解法的基础上 ,针对方艉流动的特征 ,通过满足方艉处的运动学和动力学条件对数值方法进行改进 ;该方法可用于方艉船尤其是方艉船后加装尾板的船舶的兴波模拟 ;理论计算与模型波型测试数据的比较表明 。

中高速深V型船阻力预报方法及尾板减阻机理

为了提高深V船阻力性能及预报精度,针对中高速深V型船航行姿态变化显著的特点,采用RANS方程计算船体航行时流场压力分布,通过静力平衡迭代求解船体航行时实际升沉及纵倾,进而计算阻力;模型阻力数值计算和试验结果的对比表明该方法阻力预报误差在2%～4%.深V型船尾板减阻原因来源于3个方面:航行纵倾角的减小、船体压差阻力的减小以及船体"虚长度"的增加.研究获得了深V型船模型阻力减少6.5%的尾板安装方式.

消波水翼和压浪板对高速圆舭艇航态与阻力的影响

应用大展弦比滑行面理论和近水面短翼理论建立了安装在高速圆舭艇上的消波水翼、压浪板升力计算方法，据此研究了消泼水翼、压浪板引起的艇航态变化及其对阻力的影响。理论计算结果与模型试验结果的比较验证了所提计算方法的实用性。

方艉舰船及加装尾板的兴波阻力计算

本文给出方艉舰船兴波流场和阻力的实用计算方法，并用于加装尾板的情况，可以计算方艉舰船在加装尾板后的兴波阻力、尾流场，以及尾板长度、反角等因素变化导致流场及阻力上的差异，从而对尾板的设计方案从数值计算的角度作出比较。

单体复合船型艏艉附体水动力性能模型试验分析

为了研究艏艉附体对单体复合船型水动力性能的影响,以某单体复合船为研究对象,针对不同组合附体及尾板方案开展了水池模型试验.通过不同附体方案的模型静水阻力和耐波性试验,分析了半潜体、艏鳍及尾板参数对单体复合船型水动力性能的影响,总结了影响规律.试验结果表明,半潜体、艏鳍及尾板对复合船型静水阻力均有影响,但影响机理不同,艏部组合附体使复合船型的耐波性得到大幅提升,尾板对耐波性的改善贡献较小.试验结果能为组合附体和尾板的优化设计提供参考.

千吨级单体深V复合船型构型研究

深V船型较圆舭船型具有优良的耐波性能。在深V船型船首底部加装减纵摇组合附体生成深V单体复合船型可以使其耐波性得到大幅提高,且具有在波浪中高速稳定航行的能力。本文以某千吨级圆舭船型为母型,保持排水量基本不变,生成深V型主船体,再应用减纵摇组合附体技术和尾板技术生成千吨级单体深V复合船型。通过主船体线型设计及组合附体构型和水动力布局的优化组合使单体深V复合船型静水阻力性能与原船型相当,同时耐波性得到大幅提升。经数值模拟和模型试验验证表明,本文提出的复合船型静水阻力与原船型相当,耐波性得到大幅提升,达到预期目标。

均匀设计在尾压浪板设计中的应用

本文利用均匀设计法设计了一个尾压浪板系列，从中优化出一个方案，解决排水型船加装尾压浪板在巡航速度附近减阻的问题。减阻效果达裸船体阻力的４％以上。对尾压浪板在排水型船上减阻的机理进行了初步分析，得到船后体压力变化是尾压浪板对主船体减阻主要原因这一结论。

穿浪双体船尾板减阻数值分析

基于RANS方程,采用RNGk-ε湍流模型和VOF两相流模型,研究了尾板长度与安装角度对穿浪双体船总阻力的影响规律。计算结果表明:尾板可以调整穿浪双体船的航态,达到有效降低阻力的目的;减阻在一定速度范围内有效,减阻的效果取决于尾板安装角度和长度,但阻力的减少并不与安装角度和长度成比例,最佳的安装角度约为3°～6°,长度约为1%～2%LWL。

分段式尾压浪板对高速船阻力性能的影响

基于CFD技术,以排水型高速船Model 5b为模型,寻求改善高速船阻力性能的尾压浪板新形式。在静水条件下确定尾压浪板的新形式,在波浪条件下验证该压浪板的阻力性能。基于CFD软件建立三维数值波浪水池,静水条件下采用切割体网格技术预报船模的阻力性能;波浪条件下数值水池入口采用直接造波方法,尾部采用人工阻尼消波方法,自由面采用VOF方法处理,采用重叠网格技术预报船模的阻力性能及运动响应。文章确定了一种比常规压浪板阻力性能优良的分段式压浪板,为船舶节能附体的研究提供参考。

圆舭艇及尾板水动力性能数值模拟

基于RANS方程,文章采用k-εSST湍流模型和VOF两相流模型,对一条圆舭艇进行数值模拟,研究了尾板安装角度对圆舭艇总阻力的影响。将软件数值模拟结果与船模试验值进行对比。研究结果表明,通过CFD软件可预报圆舭艇的水动力性能,改变圆舭艇尾部压力分布是尾板产生减阻效果的主要原因。