小水线面双体船阻力及航态预报方法

为了在小水线面双体船船型设计阶段实现阻力与航态的快速预报,基于Dawson方法,通过船体局部网格快速划分迭代求解船体纵倾、升沉以及不同航态下的湿表面积变化,从而实现提高阻力预报精度和航行姿态的预报。同时针对不同数值处理对计算结果的影响进行了探讨。以排水式Wigley船型为例,将基于改进后Dawson方法的阻力与航态理论预报结果与试验结果、商业软件非线性方法的计算结果进行了对比,对所用理论及网格划分、表面积分等数值方法的选择进行了讨论与验证。运用验证后的理论及数值方法,对小水线面双体船型进行了兴波阻力、湿表面积、航行姿态及总阻力预报,并与试验结果进行对比,可以看出理论计算结果与试验结果在峰值与趋势上都吻合良好。研究表明,在小水线面双体船阻力预报时考虑航行姿态和湿表面积变化所产生的影响是十分必要的。验证了方法对于小水线面双体船阻力与航态的快速预报是可行有效的。     

组合附体对双体船水动力性能的影响分析

双体船具有低阻力、高航速、良好操纵性和甲板宽大等优点,但是由于长宽比较小,双体船在斜浪中的扭摇运动比较剧烈。为了改善双体船的耐波性,采用T型水翼作为减摇附体来提高船体的附加质量和阻尼。然而,使用T型水翼进行减摇可能造成双体船的航行阻力增大。本文提出了采用尾压浪板改变船体纵倾、以对带T型水翼的双体船进行减阻的方案,并基于数值仿真和模型试验等手段,对比研究了不同航速下加装与不加装T型水翼及压浪板的双体船的航行阻力和耐波性。研究结果表明,在Fn=0.5~0.8的高航速段内,与双体船裸船体相比,加装了T型水翼和压浪板的双体船在静水中的航行阻力略有减小,而在波浪中的升沉运动响应平均减小了11.2%,纵摇运动平均减小了21.3%。采用T型水翼和压浪板作为组合附体,可实现双体船的阻力和耐波性等水动力性能优化的目的。     

基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性时域计算方法研究

为在时域内研究小水线面双体船的运动,基于三维移动脉动源格林函数求解水动力系数,通过频时域转换法求解时延函数,并计入2片体间的水动力干扰、粘性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性时域线性计算方法。比较了在平动坐标系和随动坐标系下求解船体运动方程对运动计算结果的影响,并与频域计算结果和试验结果进行了对比。结果表明:在重心随动坐标系下求解船体运动方程,能够得到更准确的运动计算结果。采用频时域转换法求解时延函数快速高效,在此基础上建立的小水线面双体船耐波性时域线性计算方法能够获得与频域计算结果和试验结果吻合良好的结果。     

高速双体船的水动力特征研究

发展了基于二维半理论的预报排水型双体船在波浪上的水动力特征及运动性能的数值方法。在定解条件中，自由面条件是三维的，而控制方程和物面条件则是二维的，所以称为二维半理论。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程，进而求解水动力系数和船舶运动方程。已经对NPL4b双体船型的运动性能作了理论预报，预报结果与试验结果相当接近。对NPL5b双体船型的计算再次表明二维半理论预报结果与试验结果在中流航速吻合很好。通过改变片体间距，考察了双体船的水动力系数及波浪力特征，表明考虑片体间水动力干扰现象对双体船运动预报是必要的。     

基于基环平差流量调节的锅炉水动力计算方法

鉴于采用经典的图解法在求解复杂结构锅炉的水动力特性时存在诸多的局限性,提出了一种通用的基于基环平差流量调节的锅炉水动力计算方法.算法建立了由“节点”和“阻力区段”组成的“有向流程图”所表示的计算模型,并依据流量守恒和阻力平衡的基本原理给出了节点的流量连续性方程和基环上的阻力闭合差平衡方程,进而分“粗调”和“细调”2个阶段,采用不同流量调节策略逐步缩小基本环路上的闭合压差来完成对方程的迭代求解.算法与锅炉的具体流程拓扑结构无关,能够适用于任意结构锅炉的水动力计算.实际应用表明,该算法具有优良的通用性,能够显著提高锅炉水动力计算的精度和效率.     

双体船阻力性能计算及船型设计优化

研究了基于船体阻力性能优化的双体船数字化设计方法。优化选取适宜菱形系数Cp和宽度吃水比b/T,运用Maxsurf建立双体船片体模型,并运用Hullspeed细长体理论分析不同片体中心距K/b及长宽比L/b下的双体船阻力,得出兴波阻力及其干扰因子变化规律。分析找出设计船的临界傅汝德数Frc和片体无干扰傅汝德数Fr0,以及对阻力影响减弱的K/b和L/b范围,据此进行双体船船型优化,完成双体船设计。     

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素

为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50 kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究。分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关因素对艇底气水混合物分布、兴波形状、船体姿态以及船体阻力预报结果的影响,并与船模阻力试验结果进行了比较。通过研究认为:开展高速滑行艇的运动与阻力性能RANS预报时,网格因素对模拟高速滑行艇边界层流动、艇体周围湍流流动和兴波特性,以及预报艇底气水分布、艇体航行姿态与阻力性能具有显著影响。     

船舶静水航行水动力模型的简化及其应用

针对现有船舶水动力模型考虑因素多、通用性差的缺点,通过简化船体线形、忽略波浪和风向等复杂因素的影响,对船舶水动力模型进行研究。推导静水面船体的迎流区域范围,计算水流作用在船体微小面元上的动压力,得出整船水流总阻力计算模型。在此基础上,给出船体航行动力学模型,分析船舶在静水面航行中动力、水阻力和运动状态之间的关系。将该水动力模型应用于船舶稳定航行控制,结果表明模型具有较好的实用性。     

单元柯钦函数精确积分的多体船兴波阻力计算

为计算多体船兴波阻力,改进了Michell线性薄船兴波阻力数值计算方法.以改进的蝶形插值细分曲面方法表达船型,采用船体曲面法向量表示源强,结合三角单元上柯钦函数精确积分解析表达式求解多体船兴波阻力.对2条双体船和2条三体船兴波阻力进行了数值计算,通过计算结果与模型试验结果比较,验证了计算方法的有效性以及计算结果准确性.插值型细分曲面船型构造结合三角单元上柯钦函数精确积分的兴波阻力表达式有利于提高兴波阻力计算精度,且便于发展为船型减阻优化工程设计方法.     

小水线面双体船疲劳强度评估的简化方法

从载荷计算、结构应力计算、累计损伤计算等方面研究了适合于小水线面双体船疲劳强度评估的简化方法,并以某小水线面双体船为例进行了双体船疲劳强度评估简化方法的分析。结果表明,与横浪状态相比,迎浪和斜浪状态下的累积损伤较小,可以忽略。文中所述的简化方法对小水线面双体船的疲劳评估具有很好的应用性,所得结论对小水线面双体船的疲劳评估具有参考意义。