自由面区域变换法解三体船兴波问题

为求解三体船兴波问题,基于线性自由面条件的势流兴波理论Rankine源方法,利用物理平面与计算平面的转换关系计算自由面上物理量的导数,开发了三体船兴波阻力预报程序.采用该方法和程序,对不同侧体布局的Wigley三体船兴波阻力及波形进行计算,并将计算结果与模型试验结果、其他作者数值计算结果进行比较,验证了该方法对三体船的适用性,表明采用贴水线网格及自由面区域变换法解三体船兴波问题可提高三体船兴波问题求解效率.     

高速三体船兴波阻力与片体布局优化研究

本文据线性兴波阻力理论推导了辅船体与主船体水下体积不相等情况下的兴波阻力计算公式，据此以数学船型作为片体对高速三体船片体兴波干扰规律、兴波阻力曲线规律进行了研究，并采用简单枚举与等值线图谱相结合的方法对片体布局优化问题进行了探讨。     

一种基于CFD的船舶总阻力预报方法

根据船体阻力成因和预报方法的讨论分析,提出了基于CFD理论计算进行实船阻力预报的一种新方法,基于黏性流理论对叠模求解以获得船体黏性阻力,基于理想流体理论直接求解Euler方程获得船体兴波阻力。通过对系列60船型与KCS船型在各航速下船体阻力计算和试验结果的比较表明,该方法计算速度快,经济性好,预报精度满足工程需要,有较强的工程实用性。     

Kelvin源求解船行波及其在总阻力估算上的应用

针对船行波与船体总阻力预报,采用Kelvin源格林函数的远场波动项及其偏导数在水平线段上的解析积分公式计算Wigley船型、S60船型的兴波问题和船体表面速度分布。基于兴波问题所得的速度分布计算船体面元的局部雷诺数和摩擦阻力系数,又根据巴普米尔经验公式估算黏压阻力系数从而进一步求解船舶总阻力系数,对比该文方法所得的船舶总阻力系数和实验测量数据,证明该文的方法可以准确高效地计算船舶总阻力。     

高速方尾船斜航状态的水动力试验研究和数值计算

本文通过流场观测和斜拖试验,分析了高速方尾船在斜航状态下的绕流流态,船体运动姿态和水动力特点,认为航速引起船体航行姿态的变化是导致这类船水动力变化的首要因素。采用Hess-Smith方法计算了船体运动姿态随漂角和航速的变化规律;用在重叠模表面分布复合型奇点的边界元法,并在船体背流面分布剥离涡片,直接求得船体表面压力分布和绕流场。计算中考虑到方尾船尾流特点,将船尾流线延长形成“假尾”。文中计算了船体横向力、首摇力矩和压力分布,与试验数据吻合良好。     

多体船型在静水中的兴波阻力研究

该文利用Michell线性兴波理论,从单体船的波谱函数出发,依据波谱函数的可叠加性推广到多体船,推导了单体船、双体船、三体船、四体船以及五体船的兴波阻力计算公式,给出了各种多体船型兴波干扰成分的研究,并将相关船型的阻力计算结果与试验结果进行了对比,比较表明计算的兴波阻力结果可以反映试验趋势,有效功率比较接近于试验结果,可以为方案论证阶段多体船的方案选优提供依据.     

驶经桥墩船体非定常水动力相互作用数值预报

应用CFD软件对船舶通过桥区时的船体-桥墩水动力相互作用进行数值研究,通过使用动网格技术及UDF进行船舶运动过程中的网格更新,对船舶沿直线航线匀速驶经桥墩时的非定常粘性流场进行数值模拟,对桥墩诱导的船体非定常水动力进行数值预报,其中假设船舶航速很小,因而自由面兴波的影响可以忽略。以一艘集装箱船和一个垂直柱体桥墩模型为例,选取不同的船体-桥墩横向距离进行了数值计算,得到了作用在船体上的横向力和转首力矩时历曲线,分析了船体-桥墩横向距离对船体非定常水动力的影响。     

三体船船型分析及兴波干扰的模型试验研究

以本文设计的高速三体船型线为研究对象，分析了三体船船型的特点。应用均匀设计法进行了三体船兴波干扰的模型试验研究，依据试验结果分析了片体位置对三体船兴波干扰的影响，比较了同用途三体船与单体船的阻力性能，并讨论了多体船快速性试验结果的换算问题。     

兴波阻力数值预报方法研究及其在集装箱船船型优化中的应用

集装箱船作为一种中高速船，其兴波阻力在总阻力中所占比例较高。从某种意义上讲，船型优化就是寻求最小兴波阻力的船型。本文采用基于势流理论的面元法预报集装箱船的兴波阻力，对两种计算兴波阻力的方法进行了研究比较：第一种是改进的Dawson方法，传统的Dawson方法采用静水面上的叠模流线网格，而改进的Dawson方法是采用静水面上的贴体网格来计算兴波阻力；第二种方法是单模流动法。文中利用这两种方法计算了两条集装箱船，通过和试验值比较，发现这两种方法在设计航速附近的一定范围内都能正确地识别船型变化对兴波阻力的影响，验证了这两种数值预报方法都可以用于船型优化。但是改进的Dawson方法的计算结果更接近实验值，因此改进的Dawson方法更适用于船型优化。     

近场波形分析方法研究

本文概述了各种通过波形测量来反求船体等价奇点的方法。提出了由近场波形反求等价奇点进而计算兴波阻力的方法。克服了以前诸种理论的弊端。奇点的分布起点和止点本文也作了新的尝试。由直壁式抛物线水线面薄船和Todds60两艘船模的计算结果来看,兴波阻力值比用Newman-Sharma方法计算得到的波型阻力值要大,曲线更加接近由拖曳试验求得的兴波阻力曲线,从而解决了长期以来由波型分析法求得的波型阻力小于由拖曳试验换算的兴波阻力的问题。