基于STAR-CCM+仿真软件的双体船水动力性能分析

以某双体船为研究对象,基于STAR-CCM+仿真软件,按网格无关性验证和时间步长无关性验证的要求,对双船体船静水阻力进行数值方法验证,证明数值计算结果的准确性。对不同片体间距、不同片体形态和不同斜向航行角度等工况进行数值计算,分析双体船水动力性能。计算结果表明:在双体船直航时,在片体间距比为0.2、弗劳德数为0.4的工况条件下,与同一航速的其他工况条件相比静水具有明显的骤升现象,且总阻力系数达最大值14.56×10^(-3);在片体外旋转2°时,与其他旋转角度相比阻力值最小。研究发现,无论是在直航还是斜向航行的情况下,双体船的总阻力系数均呈现先升后降的趋势,说明该船型在处于高速航行状态时具有一定的优越性。

航行船与停泊船水动力相互作用的数值分析

采用动网格技术并选取RNGk-ε湍流模型,通过求解非定常RANS方程,对浅水中航行船与停泊船相互作用的三维非定常黏性流场进行了数值分析.计算了停泊船受到的水动力,通过将计算结果与经验公式结果进行对比,验证了本文采用的数值计算方法的有效性;计算了航行船所受水动力,比较了作用在航行船和停泊船上的水动力的大小.最后,计算了不同水深、两船间距、停泊船离岸距离和航行船离岸距离条件下停泊船受到的水动力,并对计算结果进行了分析,得出了以上4种因素对停泊船受到的水动力作用的影响规律.

岸壁对两船间水动力相互作用的影响

针对船船间的水动力干扰问题,本文通过求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程模拟了航行船经过停泊船时的船船间水动力相互作用,计算中采用Realizable k-ε湍流模型封闭RANS方程,采用重叠网格技术实现船舶运动时的网格更新。在对数值计算方法的有效性进行验证后,探讨了岸壁形状、船岸间距等对航行船与停泊船的水动力干扰的影响。研究结果表明:岸壁形状对停泊船受到的力和力矩影响较小,岸壁与停泊船之间的水域体积大小对停泊船所受的力和力矩有一定影响,该体积越小,停泊船受到的纵荡力越大、横荡力与艏摇力矩越小。

航行船与停泊船的水动力相互作用

针对航行船对停泊船的水动力干扰问题,通过求解RANS方程模拟了航行船经过停泊船时两船的水动力相互作用。在计算中采用Realizable k-ε湍流模型封闭RANS方程,采用切割体网格离散计算域,采用重叠网格技术进行船舶运动时的网格更新。通过将计算结果与经验公式结果进行对比,验证了文章采用的数值计算方法的有效性。数值计算探讨了航行船与停泊船的排水量比值、码头的长度对两船水动力干扰的影响,得到上述因素对停泊船所受力和力矩的响应规律。

KVLCC2船-舵系统斜航水动力数值计算

通过求解RANS方程,选取RNGk-ε湍流模型,在模型尺度下对KVLCC2船-舵系统处于不同漂角时的斜航黏性流场进行数值模拟.首先采用3套网格进行网格收敛性分析,然后通过计算结果与试验数据比较,验证数值计算方法的可靠性.在此基础上,计算了舵角为零时不同漂角下以及不同舵角、不同漂角下作用在船-舵系统上的横向力和转首力矩,并对计算结果进行了分析.

升船机承船厢水动力特性试验研究

对卧倒门在不同工作方式下承船厢内的水动力特性及船舶停泊条件进行了物理模型试验 .介绍了卧倒门启闭过程中承船厢内的水力特性和动力特性 .运用回归分析法 。

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究（英文）

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。

桥区水域船舶临界失控水动力干扰区研究

基于细长体理论,将桥墩视为绝对静止船舶,针对会遇(船舶顺流驶经桥墩)及追越(船舶顶流驶经桥墩)2种状态,利用船间水动力干扰通用模型计算船-桥干扰水动力,MMG模型计算船舶操纵性能,验证了桥区水域船舶临界失控水动力干扰区域的客观存在,将桥区安全通航由桥墩被动防撞转化为船舶主动防撞。通过船-桥间间距等相关参数的变化,系统分析了桥区水域船舶临界失控水动力干扰的变化规律。

桥区水域船舶临界失控水动力干扰区与船舶领域的对比研究

为深入研究桥区水域通航环境安全,文章从我国内河水运发展的实际需要出发,结合既往研究成果,主观调查与客观实际相结合,通过对船舶领域理论的分析,指出了船舶领域理论在桥区水域以及其它拥挤水域的不适用性。提出了船舶临界失控水动力干扰区的概念,并利用船舶操纵性理论,结合开发出的船间水动力干扰通用模型,对船舶临界失控水动力干扰区进行了系统分析,并将分析结果与船舶领域理论进行了对比。

景洪水电站升船机塔楼的振动台模型试验

通过对刚性地基升船机塔楼结构的振动台模型试验获得了塔楼结构动力特性和对输入地震波的动力响应,发现结构由水平振动引起的竖向振动明显。通过对比试验结果,分析了竖井内水体与结构相互作用对结构的影响,自振频率下降、阻尼比在不同频段内变化、动力响应减小。试验结果为进一步研究结构—水相互作用的影响提供了对比依据。

抑制桨-船连体涡空泡的措施及讨论（英文）

文章介绍在中国船舶科学研究中心大型循环水槽的一集装箱船模型空泡试验中观测到了连体涡空泡(PHVC)。为此,结合三个新设计桨方案和附体(涡流发生器、预旋导轮和伴流补偿导管)开发了四套用于抑制连体涡空泡的措施。其中,三套达到了工程应用的要求。基于这些工作以及在实验室积累的模型试验数据的基础上,提出了水动力相互作用强度因子I_H,并建议I_H≤3.2作为连体涡空泡评判的保守准则。当船舶螺旋桨的进流足够好或者控制得足够好时,可以在I_H>3.2时不发生连体涡空泡。

船舶与单块碎冰相互作用的水动力效应研究

采用CFD-FEM耦合算法建立适用于船-冰碰撞的数值模型,模拟船舶与单块碎冰从接近到发生碰撞的过程,提取碎冰的运动状态及船-冰碰撞力。在碎冰与船体碰撞前,由于流场的作用碎冰相对于初始位置发生了漂移,与船速同向的漂移速度分量随碎冰尺寸增加而减小;漂移使船舶与碎冰的相对速度减小,降低了船-冰碰撞力,并影响碎冰碰撞时的姿态。数值仿真结果可用于极地运输船舶的设计。

基于编队海上列车概念的多艇编队航行水动力分析

以某型特种滑行艇为基础计算模型单元,基于编队海上列车概念,提出4种典型编队形式并进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算,探索多艇编队航行的减阻可行性,并开展多艇编队航行水动力分析,对指导海上多船编队航行具有一定的借鉴参考意义。

无人船声学探测设备集成设计优化方法研究

常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制造,最终实现实船所测数据满足95%置信区间小于0.25,达到IHO44特优级标准,充分证明提出的关于无人船声学探测设备集成设计方法的研究是可行的,具有推广和深入研究的意义。

基于CFD的船-舵水动力干扰数值研究

该文采用基于RANS方程求解的CFD方法,对匀速直航的船-舵系统的黏性绕流场进行数值模拟,计算了不同船速和不同舵角下的船-舵水动力干扰系数,计算中忽略了自由面兴波及螺旋桨的影响。文中以KVLCC1船、舵模型为研究对象,首先将数值计算的船舶水动力及船-舵水动力干扰系数结果与模型试验数据进行比较,验证了所采用数值方法的有效性;随后,对船-舵系统、裸船体和敞水舵分别进行计算,通过水动力计算结果的比较以及流场分析,对船-舵水动力相互作用进行了数值研究。

航道岸壁影响下的船-船干扰作用数值研究

为研究航道岸壁对船-船干扰作用的影响,该文采用非定常雷诺平均纳维-斯托克斯(Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程与动态重叠网格耦合的方法,对限制航道中航行船驶过系泊船全过程进行数值模拟。网格依赖性分析显示数值结果随网格尺寸减小迅速收敛,且水动力的数值结果与试验数据吻合良好,说明该数值方法可以较准确地预报限制航道船-船干扰作用。在此基础上,对不同系泊船离岸距离下的航行船-系泊船干扰作用进行数值计算。结果显示:随着系泊船与岸壁距离的减小,在岸壁效应和船-船干扰作用的共同影响下,船行波更加显著,系泊船纵向力和姿态变化幅度更大,而横向力、横摇力矩和艏摇力矩的幅值反而减小。

船过丁坝过程中的船体受力及桨推力变化分析

丁坝的束流作用会造成坝头外河道流速增加,对过往船舶的航行阻力和螺旋桨推力产生较大影响。该文采用体积力法建立船-桨-舵一体的自航模型,基于RANS方程,结合Realizable k-ε湍流模型,对船过丁坝过程中的船舶受力情况和螺旋桨推力进行了数值模拟;而后,将模拟结果与实验数据进行对比,验证了数值仿真方法的合理性;最后,以河道流速和船舶航速作为变化参数进行数值分析。研究结果表明:船舶纵向力(船体阻力)、横向力和转艏力矩的变化均随着船舶航速的增大而逐渐减小,且横向力的变化呈现双峰曲线的形态;螺旋桨桨前伴流的分布并非相对于船体中纵剖面对称,而是偏向丁坝后方的低速回流区;船舶处于丁坝下游时,高伴流区更集中于船中纵剖面附近。

基于FINE/Marine的跨介质航行器数值模拟

针对自由液面跟踪法无法准确预测跨介质航行器运动特性和水动力特性的问题,采用基于自由液面捕捉法的FINE/Marine软件模拟分析DTMB 5415船模顶浪运动以及DLR-F4飞机模型在水上迫降过程中的流场和水动力特性,其中采用BRICS离散格式进行自由液面运动方程离散.与已有实验结果的比较表明,该模拟方法可很好地预测跨介质航行器的运动特性和水动力特性.

舵的布置对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船-桨-舵干扰作用,探讨舵的布置设计原则,以某大型四桨两舵水面船舶为研究对象,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方法,基于滑移网格模型,建立了不考虑自由液面效应的船-桨-舵整体数值模拟计算模型,重点研究了舵的位置变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明:对于四桨外旋船舶,外前桨的水动力性能对舵的横向和纵向位置移动不是很敏感,而内后桨则比较敏感;在一定范围内,内后桨的推力系数和扭矩系数随舵与船体中纵剖面的横向距离和纵向距离增大而减小.

江苏招商重工新一代40万吨矿砂船出坞

12月11日，招商轮船新一代40万吨矿砂船“明瑞”轮（CMHI－167）在招商局重工（江苏）有限公司出坞下水。新一代40万吨同前代相比，船舶性能全面提升。线型更加优化，同时配备了消涡鳍、导管型水动力节能装置，使得航行阻力减小，