KCS船模静水航行破波噪声数值预报

水下噪声涉及舰船隐身性以及舒适性。静水中航行兴破碎波现象由于复杂的两相流特性,其噪声预报尤为困难。论文采用Deane-Czerski经验公式并改进了其中部分参数的计算公式,对常见的破波气泡分布进行噪声预报的研究。数据表明,论文预报结果与试验结果较为吻合,这对未来水下噪声预报提供了一个可行方案。然后对一艘国际标准船模KCS进行船首兴波破碎流动模拟。选取Fr=0.35工况,采用开源CFD工具包OpenFOAM求解器,流场模拟选择延迟分离涡模拟方法。针对FW-H声学方程中的偶极子和四极子项对声压的贡献进行分析。结果表明:在低频范围,四极子声压占主导;在中间频率范围,偶极子声压占主导;在高频范围,气泡噪声占主导。

浅水航道对标准船模KCS的影响研究

基于流体软件STAR-CCM+,应用欧拉多相流、VOF波、6-DOF等物理模型和K-Epsilon湍流模型,分析了不同水深条件下KCS船模的阻力及粘性绕流场的特性。通过改变数值水池水深,比较了深水状态与浅水状态下的阻力差异;分析了浅水中船舶周围的粘性绕流场分布情况。研究发现:随着水深减小,浅水效应对船体阻力的影响显著,流速增大,压力降低,船体下沉,吃水增加,阻力增大;船体兴波波幅增加明显,作用面扩大,兴波阻力增大。

螺旋桨对船舶操纵运动水动力影响的数值研究

船-桨-舵相互作用是影响船舶操纵性能的重要因素之一。本文采用RANS方程求解方法并结合SST k-ω湍流模型,计及自由面兴波影响,螺旋桨用体积力法建模,数值模拟了带桨、舵的全附体集装箱船KCS船模的舵力试验、斜拖试验。为研究螺旋桨对操纵运动水动力的影响,分别对带螺旋桨和不带螺旋桨的船-舵系统进行计算,对比了船模水动力随漂角、舵角的变化情况。研究结果表明:带螺旋桨的船-舵系统的水动力和力矩对舵角的变化更加敏感;螺旋桨的运转主要增大了船艉部的横向力;在舵力试验和带舵角的斜拖试验中,螺旋桨对横向力、转艏力矩有显著的影响。

浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响分析

为了分析浅水条件下船舶阻力及流场的特点,本文基于混合网格技术,结合Reynolds average numerical simulation(RANS)方法,对标准船模KRISO Container Ship(KCS)开展了船模浅水效应的数值预报分析。KCS船的船艉部分使用了三种不同的非结构网格划分方法,与水池试验值对比得到恰当的网格划分方法。通过改变数值水池高度探究水深变化对于船舶阻力及流场特性的影响。研究发现:当水深h小于10倍吃水时,KCS船浅水效应明显,随着水深的减小,船舶阻力系数、z方向抽吸力以及桨盘面伴流分数均呈增大趋势;随着水深的减小,艏艉压力差逐渐增大,船艉倾现象更加明显。