基于自动网格方法的船舶非线性兴波模拟

[目的]针对船体绕流非线性波面和船体湿表面交互变化的复杂过程,提出一种用于船舶航行兴波模拟的网格自动生成方法。[方法]该方法以三角形的全船网格文件作为输入,在船舶航行兴波数值计算中随自由面变化自动生成自由面和瞬时湿表面网格,可自动处理含复杂艏艉线型的任意船型,具有强鲁棒性。基于提出的方法模拟KCS船在不同航速下的兴波。[结果]数值模拟的船侧波高、船体周围的自由面波形以及兴波阻力与试验结果吻合良好,且在较高速的航行工况下,模拟的KCS艉部兴波波面始终保持在艉封板下方,干艉现象有所体现。[结论]结果表明,所提方法可准确模拟船舶非线性兴波,且具有模拟方艉船型兴波特征的潜力。

高速双体风电运维船线型设计与对比

当前国内海上风电运维船仍以传统钢质低速船为主,受其耐波性及靠泊能力影响每年可作业时间短。随着海上风电从沿海近岸向近海、深远海快速发展,离岸距离愈来愈远,对风电运维船的专业化要求也越来越高,其线型设计也向高航速、高耐波性、高舒适度等方向发展,本文介绍国内外高速双体风电运维船的主要线型设计元素及其对比,供船型研发参考。

基于SHIPFLOW软件的方尾舰船阻力快速预报

SHIPFLOW软件被广泛应用于基于阻力的船型方案优选,但其对舰船阻力预报的适用性却少有研究。为确保舰船方案论证及优选结果的准确性,针对常规水面舰船方尾船型开展计算分析,提出适用于方尾舰船兴波阻力计算的网格划分方式以及获取兴波阻力系数的方法。为准确估算舰船阻力,可引入排挤厚度来修改船体型值,以在兴波阻力计算中等效计入粘性影响,并在此基础上形成舰船阻力快速预报方法。将某方尾舰船阻力数值计算结果与试验结果进行了对比,结果表明,预报误差基本控制在7%以内,验证了该方法的可行性。

高速双体船兴波阻力的数值计算

本文以理想流体的势流理论为基础，建立高速双体船的数学模型。由于双体船每一片体长宽比Ｌ／Ｂ很大，兴波接近于线性理论，计算时在船体表面及自由表面布置Ｒａｎｋｉｎｅ源，采用线性自由表面条件，对片体方尾后自由表面作特殊边界处理［３］，从理论上预报了高速双体船在不同Ｆｒｏｕｄｅ数，不同片体间距船宽比时，船体周围的流场分布，船体内、外侧表面的波形。

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 。

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。

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。

高速排水型方尾船舶的兴波波形与阻力计算

探讨了基于 NU RBS(non- uniform rational B- splines,非均匀有理 B样条 )的高阶面元法的高速排水型方尾船舶兴波波形数值模拟与兴波阻力计算问题。由船舶兴波的计算波形作波形积分得到波形阻力 。

排水型高速双体船兴波问题的数值计算

以一种基于 NU RBS(non- uniform rational B- splines,非均匀有理 B样条 )的域外奇点高阶面元法计算了排水型高速双体船兴波波形与波形阻力。该方法以 NU RBS准确地表达船体表面、待求的自由面兴波波形和船体表面上及置于自由面上方一定高度的未知源强分布曲面。所引入的方尾边界条件及相应数值处理简单而有效。计算结果较好地反映了排水型高速双体船由于片体内侧的散波干扰作用而形成的复杂兴波波系的特征并求得与实验值接近的波形阻力。

高速方尾水面舰船兴波问题计算方法研究

将Dawson型兴波阻力计算方法推广用于高速方尾水面舰船兴波问题计算,在计算中同时计入了尾封板0静压力、尾倾与下沉等因素的影响.以两高速方尾水面舰船为例计算了兴波问题,将兴波阻力计算值与剩余阻力模型试验值进行了比较,求出了相应的相关系数.结果表明,本方法可较好地求解高速方尾水面舰船的兴波问题,兴波阻力相关系数可用于修正理论计算结果,以提高计算精度.

大方尾三体船型阻力及航态预报

现代船舶无论是单体船型还是多体船型,方尾都得到了广泛的运用,尤其对于三体船型,其多为喷水推进系统,船型设计时主体大多采用了较大方尾的设计。方尾船型在航行过程中,方尾后流场及出水情况随航速不断变化,这也一直是方尾船型阻力预报过程中的重点与难点。基于改进后的近场兴波方法,并对方尾后区域采取特殊处理,结合近水面网格快速划分的方法,对方尾船型的兴波阻力及航行姿态进行预报。得到不同航态下湿表面积后,预报船体总阻力。结合经验公式对低航速下的方尾静水力进行估算。以具有较大方尾的某三体船型为例进行计算,并将计算结果与实验值及部分软件参考结果进行对比,证明了理论方法可行有效。

基于虚长度法的高速双体船兴波阻力预报

应用经典薄船理论,以Michell兴波阻力积分公式为基础,针对高速船的方尾船型特点,采用"虚长度"法,即在方尾后增加一个虚拟附体以使尾部封闭,通过对NPL船模系列(包括3b,4a,4b,4c,5a,5b,5c,6a,6b,6c共10条船型)的文献数据进行分析,总结得到一个计算虚长度的公式,同时对代号分别为4a,5c,6b的3种船型的兴波阻力进行数值计算,并与文献中的实验数据进行比较。研究表明,3条双体船型的计算结果与实验数据在趋势上吻合较好,在高傅汝德数下误差小于6%,符合工程应用要求。

高速方尾船兴波阻力的一种理论预报方法

应用经典薄船理论,以Michell兴波阻力积分公式为基础,针对高速船的方尾船型特点,采用"虚长度"法,编制了方尾船兴波阻力的计算程序。即在方尾后增加一个虚拟附体以使尾部封闭,通过对NPL船模系列(包括3b,4a,4b,4c,5a,5b,5c,6a,6b,6c共10条船型)的文献数据进行分析总结,得到一个计算虚长度的公式;对代号分别为3b,4b,5b,6b的4种单体船型兴波阻力进行数值计算,并与文献中的实验数据进行比较。结果显示,本文方法具有较高精度,适合于工程上方尾船兴波阻力的快速预报。

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。

基于CFD的高速方尾船粘性阻力预报

随着社会经济的发展和科学技术的进步,人们对船舶航速的要求也日益提高,这引起了世界研究高速船的高潮。而高速船大多具有方尾,这使得方尾船粘性阻力预报的研究十分有意义。利用CFD软件,对文献[4]提供的b系列尾船型进行数值模拟,得到在低傅汝德数下,在不考虑自由液面情况时的摩擦阻力系数,粘压阻力系数以及形状因子,通过计算结果和船模实验的比较,验证了预报的有效性。同时,讨论了船型尺寸,双体船间距以及傅汝德数对粘压阻力的影响。

方尾边界条件在高速多体船兴波阻力计算中的应用

将一种由典型的方尾流动物理模型(水流沿方尾下缘切向脱体)导出的数值方尾边界条件应用于高速多体船兴波问题计算。兴波波形与兴波阻力的数值计算采用基于非均匀有理B样条的广义高阶面元法,所得到的高速双体船算例与高速三体船算例的计算结果合理。

海事巡逻艇尾密封装置搅缠问题分析与对策

对巡逻艇尾密封装置搅缠问题的成因进行详细分析,并从船艇设计、尾轴加工和船艇修理三个方 面提出了解决问题的对策。

The Effects of Design Parameters on the Resistance of High Speed Monohull

The paper puts forward a method of predicting the calm water total resistance of the high speed displacement ship with transom stern.The hull surface is defined by mathematical function and design parameters.The effects of design parameters on the total resistance are discussed.

基于SHIPFLOW的散货船阻力预报分析

本文利用SHIPFLOW软件对某中低速灵便型散货船进行船模尺度下的阻力预报分析,提出SHIPFLOW适用于中低速肥大型方尾散货船阻力预报的计算模式及改善尾部网格质量、提高计算精度的方法。将阻力的CFD模拟结果与船模试验结果进行对比,结果表明CFD阻力预报误差基本控制在±3%范围以内,满足工程精度要求,验证了SHIPFLOW对散货船阻力预报的适用性,为后续方案优选论证提供保障。

考虑升沉和纵倾的方尾船非线性兴波阻力计算

为了更准确地预报方尾船阻力并提高船型优化设计的效率,开发了考虑升沉和纵倾影响的方尾船型非线性兴波阻力计算程序。采用Wyatt公式进行非线性迭代,选用Raven优化得到的四点迎风差分格式及配置点前移方法来满足辐射条件。采用面元上置的方法来消除奇异性,同时提高数值稳定性。以DTMB5415方尾船为数值模型,采用本文方法对考虑升沉和纵倾、不考虑升沉和纵倾两种状态的非线性兴波问题进行求解,与试验结果对比表明,本文方法计算得到的阻力、升沉和纵倾与试验结果吻合较好,同时,当傅汝德数大于0.3时,升沉及纵倾对阻力计算结果影响明显,数值计算时应予以考虑。