侧体尺度对小水线面三体船纵向运动影响研究

小水线面三体船主、侧体尺度相差较大,因此,理论上侧体尺度具有无数种方案。目前,多数学者侧重于对侧体位置的研究,而对小水线面三体船侧体尺度对其水动力性能影响的研究还不够广泛。采用基于势流理论的AQWA软件进行数值模拟计算。首先,为确保计算过程中参数设置的准确性,对AQWA软件计算船舶耐波性的可靠性进行验证;然后,研究系列傅汝德数Fr下侧体尺度变化对小水线面三体船的耐波性响应。结果显示,在波长船长比变化时,垂荡纵摇RAO随侧体尺度改变产生了非单调的变化。不同航速下,垂荡和纵摇性能最优的侧体尺度不一致。综合所有航速考虑,L_(c)/L为0.3和0.35的侧体方案耐波性能较好。研究结果可为小水线面三体船的设计提供借鉴。

基于STAR-CCM+的小水线面三体船阻力数值仿真

[目的]小水线面三体船因具有良好的耐波性、快速性及稳定性而在民用和军用领域受到青睐,但不同的水下潜体形状及不同侧体位置在不同航速时的阻力变化规律还有待研究。由于开展船模试验所需时间较长、成本较高,难以将全部可能的方案都进行试验,因此利用STAR-CCM+平台对小水线面三体船周围的粘性流场进行数值模拟。[方法]考虑到自由表面效应的影响,首先验证采用STAR-CCM+平台进行阻力数值计算的可行性和可靠性;其次,研究系列傅汝德数下不同侧体位置时,潜体横剖面为圆形的小水线面三体船阻力的变化规律。[结果]结果表明,随着航速的增加,侧体布置于主体后部并向主体靠拢时,小水线面三体船的总阻力较小;在Fr=0.338~0.494范围内,小水线面三体船的总阻力较细长型三体船总阻力的降低最为显著。[结论]研究结果可为同类型船舶的设计提供一定的借鉴和参考作用。

小水线面三体船耐波性数值模拟

[目的]小水线面三体船与普通三体船相比具有较大的潜体并极大地减少了水线面面积,因此普通三体船的耐波性规律不完全适用于小水线面三体船,小水线面三体船的耐波性还有待研究。[方法]因模型试验具有周期长、成本高、环境要求苛刻的特点,难以对所有方案进行试验与分析,故采用STAR-CCM+平台模拟船体周围的黏性流场。首先,考虑到网格设置、流场模型选择的影响,验证采用STAR-CCM+平台进行耐波性计算的可行性与可靠性;然后,研究系列弗劳德数Fr下不同侧体位置时小水线面三体船耐波性的变化规律。[结果]结果显示,Fr=0.234(低速)时,小水线面三体船的耐波性优于普通三体船,Fr=0.494~0.797(中、高速)时情况较复杂;小水线面三体船侧体靠近船艏时耐波性更优。[结论]研究结果可为小水线面三体船的设计提供一定的借鉴。

半约束下小水线面三体船阻力特性仿真研究

基于数值仿真方法研究了一种高性能水面船型——小水线面三体船的垂荡、纵摇运动及侧体位置对其所受阻力的影响。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型,对其在不同约束条件下的水动力性能进行数值仿真,讨论不同约束条件对仿真结果的影响。在半约束条件下数值模拟其不同侧体位置的水动力性能,研究侧体布局对其阻力的影响。结果显示,半约束时三体船的模拟阻力较全约束时在低、中、高航速下分别增加了6.8%,4.5%和7.5%;不同侧体布局时,三体船的总阻力差异主要来自于压差阻力(变化率为27.7%)。研究表明论文使用的CFD模拟方法是有效的,同时释放垂荡和纵摇自由度时小水线面三体船的总阻力模拟结果较全约束时有所下降;高航速下(Fr=0.5),侧体纵向、横向相对位置的改变会形成不同性质的兴波干扰,显著影响船体阻力。