防/压浪板对两栖车辆航行性能影响研究

两栖车是一种既可在陆地行驶,又可海上航行的特种车辆。海上航行性能在两栖车辆总体设计过程中需要重点研究。防浪板和压浪板的广泛应用为两栖车辆的总体设计提供了新的优化方案。为了研究防/压浪板对两栖车辆航行性能的影响,对防/压浪板安装模式为首尾均不装浪板(基础型)、首装尾不装(防浪板型)、尾装首不装(压浪板型)和首尾均装浪板(首尾浪板型)的两栖车辆模型进行数值分析。研究基于计算流体力学软件,在1kn到10kn航速条件下,研究不同浪板安装形式对两栖车辆航行过程中耐波性能的影响。研究结果表明:基础型和压浪板型高速航行时会造成首倾,防浪板型和首尾浪板型会造成尾倾。就航行安全型而言,防浪板型和首尾浪板型优于基础型和压浪板型。而首尾浪板型的纵摇由于压浪板的存在相对于防浪板型可以减摇29.12%。

三体船压浪板虚拟仿真系统

三体船压浪板作为完善船舶结构、降低船舶阻力的重要手段,在近年来得到了广泛的关注及应用,很好解决了船体航行中较大的纵向摇荡运动。本文通过对三体船的运动及受力进行分析,建立压浪板力学模型,采用数值计算与仿真技术相结合的方法,开发基于虚拟现实技术的三体船压浪板设计与分析系统。

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.

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.

尾压浪板升力研究及其对WPC耐波性的影响

尾压浪板出现近半个世纪,较好改善了船舶性能。尾压浪板受到方尾、自由液面及鸡尾流的影响,其水动力性能极其复杂。目前大多数资料是试验探索而无理论方面的研究。采用势流理论,考虑方尾、自由液面及鸡尾流的影响,对尾压浪板升力系数斜率和零升力攻角进行研究,推导的公式和试验结果吻合良好。试验和计算表明:升力中心在船体上,升力系数斜率随Fr增加而减小,Fr>0.5左右趋于稳定;零升力攻角随Fr增加而减小,对升力系数影响较大,低速可达-19°,高速可达-6°。研究结果用于穿浪双体船(WPC)耐波性研究,尾压浪板对垂荡几乎没有影响,可减少纵摇约10%。

船体尾压浪板砰击载荷分析

本文针对尾压浪板入水砰击压力开展研究,分别用Fluent和Dytran软件计算其入水砰击载荷。本文首先在不同的有限元模型中计算尾压浪板以10 m/s入水时的砰击压力,选择具有合理网格尺寸的有限元模型,进而避免了网格尺寸对计算结果的影响;接着分别计算了尾压浪板以不同速度入水时所受到的砰击压力,二者计算得到的砰击压力系数与我国规范给出的结果较为吻合,对于船舶尾压浪板砰击载荷的选取具有一定的参考意义。

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。

尾压浪板对穿浪双体船耐波性影响

采用STF二维切片理论对穿浪双体船的纵向运动进行数值模拟并预报其耐波性能,并研究尾压浪板对穿浪双体船纵摇和垂荡的改善。研究标明,尾压浪板对纵摇有一定的改善,在共振波峰处,可减小幅值约10%左右,但对垂荡几乎没有影响,这主要是由于尾压浪板处于艉封板后端,离船的中心较远,难以对船中心的垂荡产生影响。

尾压浪板对内河方尾船阻力推进的影响

通过模型试验探讨了不同角度的尾压浪板对较大尺度的中低速船舶阻力及推进的影响．试验结果表明压浪板不仅对阻力有影响。

1500吨级沿海巡视船压浪板降阻的试验研究

本文通过一条中高速船舶模型装置不同长、宽、高和攻角的压浪板系列试验,研究了压浪板各种参数的变化对降阻节能效果的影响,並作了定性分析。研究得出最佳参数的压浪板,其降阻节能效果在10％以上。本文的结论对其它中高速船舶或舰艇也有一定的参考价值。

压浪板对波浪中游艇航行的影响

通过建立数值拖曳水池,采用数值造波技术对游艇的迎浪航行进行仿真,并通过对裸艇体和带压浪板艇体在波浪中航行受力与运动的对比,研究安装压浪板对游艇的阻力、垂荡、纵摇的周期和幅度等方面的影响。

基于SPIV的压浪板对DTMB5415船模尾流场影响的试验研究

以DTMB5415船模为研究对象,基于体视粒子图像测速技术(Stereoscopic Particle Image Velocimetry,SPIV)对压浪板安装前后的船模伴流场及尾流场中多个截面进行测量。PIV测量对船体边界层内流动进行了很好的捕捉,与国际上公开的相关流场信息具有较高的吻合度,补充了DTMB5415基准船模的流场数据库。压浪板的安装会降低桨盘面速度,且压浪板的影响会随着船舶航速的增大而增大,在Fr数为0.28和0.41时,桨盘面平均速度分别降低了0.77%和1.45%。此外,压浪板对流场测点的影响随着距离的减小而增大,在X/LPP为0.95、0.97和0.99这三个截面上的平均无量纲轴向速度分别降低了0.009、0.0273和0.0459。

快艇船尾压浪板对快艇水动力性能的影响

文中通过对尾压浪板的水动力机理进行描述的基础上,阐述了其在提高船舶推进速度、减小滑行阻力和艏摇角度方面的作用和优势。

艉压浪板与艉垂直板对浅吃水高速船快速性的影响比较

为探索艉压浪板和艉垂直板对船舶快速性影响的差异,对采用不同艉压浪板的浅吃水高速船模型进行静水拖曳试验,优化艉压浪板的主要尺寸。在此基础上设计艉垂直板方案,通过模型试验优化艉垂直板的尺寸。试验结果表明:尺度合适的艉垂直板和艉压浪板都可用来解决浅吃水高速船在航行过程中遇到的纵倾过大和阻力性能较差等问题,其效果相当,说明艉压浪板和艉垂直板的形状和减阻机理虽有差异,但都能起到相似的减阻效果。

压浪板对高速两栖平台运动稳定性影响的数值分析

[目的]压浪板对两栖平台的水上性能具有显著影响,需探讨滑行状态下压浪板对高速两栖平台航行姿态及运动稳定性的影响规律。[方法]采用SST k-ω湍流模型以及重叠网格技术,对高速状态下两栖平台的静水直航进行CFD数值仿真计算,比较不同压浪板作用下平台姿态及稳定性的变化特性,并利用支持向量机(SVM)进行速度、重心位置等因素影响下平台运动稳定性边界的分类识别。[结果]结果显示,压浪板通过改变平台底面的压力分布,可减小航行纵倾角,并且压浪板的下旋角度越大,对姿态稳定性的影响越显著;在重心位置相同的情况下,可提高平台稳定状态下能够达到的最大航速。[结论]研究表明减摇附体的应用及运动稳定性的提高对两栖平台的高速化发展意义重大。

压浪板对两栖车辆水动力特性影响的数值分析

以两栖车辆为研究对象,采用雷诺平均N-S(RANS)方程、流体体积(VOF)法和重叠网格法模拟了两栖车辆加装压浪板前后的水动力性能和绕流场。针对压浪板角度和长度的变化,分析了压浪板对两栖车辆阻力、纵倾及升沉的影响。对压浪板周围流场的水动力性能进行分析,并通过流场的流动结构研究压浪板对两栖车辆姿态的影响。结果表明:压浪板能明显改善两栖车辆的水动力性能;随着压浪板角度的增加,航行阻力显著减小;航速为25 km·h-1时,改型车辆阻力可减小24.6%。

“徐福”号艉压浪板攻角变化对航态与航速的影响

本文介绍了高速喷水推进双体船“徐福”号艉压浪板攻角变化对航态与航速影响的实船试验情况，指出合理采用可调攻角艉压浪板是调整圆舭艇航态，提高航速的一种简便有效的方法。

尾压浪板在铝合金双体客船上的应用

在我国,运输行业不仅仅靠的使铁路、公路,海上运输在我国也占有相当大的比例。而海上运输主要以船舶为主要交通工具。而国家对船舶的发展也越来越关注,制造承载量大、耗油量少的船舶已经成为当前运营主要的研究方向。如今尾压浪板在铝合金双体客船上的应用已经突破能力这一大难题。文中就尾压浪板在铝合金双体客船上的应用进行研究讨论。

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%。