加装尾压浪板单体复合船型运动预报研究

为改善单体复合船型静水阻力性能,在传统单体复合船型基础上在尾部加装尾压浪板,可以改善其静水阻力性能,同时其耐波性能也得到提升.对加装尾压浪板的单体复合船型开展纵向运动预报研究,先后采用切片法进行理论预报,分别用二维RANS方法和三维RANS方法计算船体剖面及尾压浪板水动力系数,RANS方法计算组合附体和尾压浪板的升力系...     

单体复合船型向大型化推广应用研究

为了将自主研发的单体复合船型从几百吨级向千吨级和4千吨级船舶上推广应用,通过在3个不同吨级的单体船艏底部加装减纵摇组合附体形成了3个单体复合船型,对各单体复合船型和原船型进行了模型水池规则波和静水阻力试验,对比试验结果,分析组合附体对各单体复合船型纵向运动性能和静水阻力性能的影响.结果表明:合理的组合附体形式、尺度及艏鳍、半潜体与主船体的水动力布局可以使单体复合船型静水阻力与原船型相比影响不大,而其在波浪中的纵向运动性能得到较大改善.证明了单体复合船型在4千吨级以下船舶上应用是可行的.     

基于CFD的单体复合船水动力性能分析

为了研发高耐波性新船型,本文提出了加装艏部附体的深V复合船型,并以常规圆舭船型为对照船型,通过CFD数值计算和水池模型试验对2种船型的水动力性能进行了对比分析.采用STAR-CCM+软件基于重叠网格技术及VOF方法建立相应数值水池模型,计算分析了2种船型的横摇阻尼、静水阻力和在规则波中的运动响应.此外,基于数值方法优化...     

600t级深V艇阻力性能试验研究

针对一艘600 t级深V型艇的4个线型方案(包括母型和优化船型)进行静水拖曳阻力试验.在对试验结果进行对比分析的基础上,探讨了船首形状改变和球鼻对深V艇阻力及有效功率的影响规律.同时对非线性规划有约束线型优化方法在本艇上的应用效果进行了验证,并确定了一种静水阻力性能良好的深V船型.     

深V型艇系列模型纵向运动试验研究

为了研究艇底艉部斜升角对深V型艇纵向运动的影响规律,采用系列模型试验方法,在高速拖曳水池中开展了舯部斜升角为24.6°的深V型艇模型规则波中纵向运动试验.结果表明:迎浪规则波中,艇艉斜升角10°的阻力最小.在长波范围内,艉部斜升角增加导致垂荡幅值减少,最大降幅达9.8%,艇体容积傅氏数F为1.18时,艉部斜升角15°所对应的纵摇幅值最小;F为2.2时艉部斜升角10°时的纵摇值最小.艉部斜升角变化对垂向运动加速度的影响较小.     

阻流板对深V型船阻力性能的影响

阻流板的安装会改变船舶艉部流场,影响船舶的阻力性能以及航行姿态。为了探究阻流板的作用机理,本文选取了三种不同深度的阻流板和一种阻-压浪板,比较阻流板安装前后船舶阻力以及航态的变化,分析船艉压力、流线分布等流场中流动细节的改变。试验及计算结果表明:当船舶航速较高时,合适深度阻流板的安装能达到减阻效果,减阻率可达7.52%;船舶阻力的减小,主要是由于船舶艉部流场的改善,减小了船舶的兴波阻力;阻-压浪板的减阻性能要优于阻流板单独使用时的效果,减阻率可达8.81%。     

单体与三体高速船舶粘性流场数值模拟

为了检验CFD在船舶粘性流场计算中的有效性,基于RANSE方法,对单体船型DTMB 5415和三体船FA1粘性流场进行了数值模拟.自由面处理采用VOF方法,湍流模型选用SSTk-ω模型,计算结果与试验数据进行了比较,在傅汝德数不是很高时吻合较好.计算结果表明,CFD可以用来研究复杂船型流动问题,对于阻力、伴流等重要的水动力参数,CFD能够给出与试验相一致的结果;同时VOF方法可以比较好地捕捉船舶自由面波形,对于三体船,计算结果能够清晰地反映出主体和侧体之间强烈的兴波干扰现象,可以为船型优化提供重要的参考.     

CFD技术在三体船阻力性能研究中的应用

三体船作为一种新型的高性能船型,由于其出色性能而受到越来越多的重视.同时,三体船型仍不是一种成熟的船型,对它的研究和应用还面临很多难题.文中在粘性理论的范畴内,将目前较流行的CFD技术应用于三体船的阻力性能研究中,在考虑自由水面效应的前提下,模拟了2种三体船构型在不同航速下的粘性流场,与三体船模型水池拖曳试验结果相比较,采用CFD技术模拟的结果是合理的.表明CFD技术可以在三体船型水动力性能研究中发挥重要作用.计算与试验结果在高Fr数段的较明显偏差表明对应用的方法或者算法本身有改进的必要.     

三体滑行艇阻力试验研究

为了验证三体滑行艇超高速航行能力,研究其阻力特征和船型特点,通过船模试验测量了不同排水量、重心位置下的阻力、纵倾角和升沉,研究了压浪条对阻力与航态的影响.试验结果表明:三体滑行艇2个辅助片体的存在加大了高速航行时气动升力的影响,改善了其水动力性能,具有优异的纵向稳定性和极小的兴波与喷溅,在Fr(v) ＞8条件下仍能稳定...     

大型水面舰船尾楔减阻设计遗传算法

大型排水航行类巡洋舰尾水面舰船加装尾部楔形体减阻是船型减阻设计新技术,对提高航速、续航力和节约能耗,以及对船型减阻机理的认识都具有重要的意义.将遗传算法与线性兴波阻力理论新方法相结合进行大型类巡洋舰尾水面舰船尾部楔形体减阻设计的理论计算分析和模型试验验证,得出了多种尾楔减阻设计方案.阻力理论计算值与试验值对比表明,该方法适合应用于类巡洋舰尾大型水面舰船尾部楔形体的减阻设计.加尾楔船型与原型阻力对比表明,尾楔形体对大型类巡洋舰尾水面舰船具有较好的减阻增速效果,总阻力减阻率达5%以上.     

高速穿浪双体船船型及性能研究

穿浪双体船（ＷＰＣ）是在小水线面双体船和高速以体船的基础上发展起来的一种新型高性能船，它保留发ＳＷＡＴＨ船型的低阻高速、甲板面积宽敞等特点，同时融合了Ｖ船型优良耐波性，作者对穿浪双体船的船型及阻力和耐波性等方面进行了研究。     

基于拖曳和自航模试验的小水线面双体船水动力性能研究

以某千吨级小水线面双体船为研究对象,采用静水中拖曳方式研究小水线面双体船在静水中的阻力性能、浮态变化以及采用双桨双舵推进的自航模方式,重点考察小水线面双体船首尾鳍攻角安装位置及其在不规则波浪中的运动性能.试验满足模型和实船的几何相似、运动相似和重力相似的要求,Froude数和Strouha数分别相等.试验首先通过静水中拖曳方式测试浮态试验来确定首尾稳定鳍的合适安装攻角,然后在不规则波中考察小水线面双体船的运动规律.研究表明,该船必须根据流线来确定首鳍攻角,否则首鳍会产生较大的实际攻角,从而加大船的纵倾.同时该船在迎浪和首斜浪情况下运动幅值较小,尤其是垂向加速度,但在随浪和尾斜浪的情况下纵摇和横摇较大.     

有限差分法求动静压轴颈轴承性能研究

为了对动静压轴颈轴承性能进行研究,利用有限差分方法编写了可以计算动静压气体轴承静态、动态和动静混合情况下性能参数的计算程序,分别讨论了前端角、网格数与收敛精度和偏位角对计算结果的影响.结果证明,前端角对求轴颈轴承静态性能没有影响,而网格数需要与收敛精度相匹配,否则对计算结果影响很大.在求动态性能时加入了偏位角嵌套循环,考虑了实际气膜厚度表达式对轴承性能的影响.计算结果与有实验验证的算例相比较,两者误差在5%以下,证明此程序方法计算结果正确可靠,该方法已成功应用于实际工程设计之中.     

装有全方向推进器的潜艇的运动仿真

为研究全方向推进器在潜艇上的应用,对水下潜器进行了受力的分析.给出水下潜器六自由度运动的操纵性方程.为了简化程序中的运算,将水下潜器的6个自由度的运动方程通过Matlab解算转换为矩阵形式.考虑了水下潜器的运动环境的的影响.分别分析了尾部安装1个全方向推进器和首尾各安装1个全方向推进器时所产生的推力.完成2种情况下的水下潜器六自由度的运动仿真系统.该仿真系统采用一种普遍实用的数学模型,考虑了非线性的水动力,精度较高,适用于一般类型的水下潜器,对研究全方向推进器水动力性能及其在水下潜器上的应用有很大现实意义.     

螺旋桨诱导的船尾脉动压力的数值模拟

利用奇点分布的方法计算船尾脉动压力．在用面元法计算螺旋非定常水动力性能的基础上,在船舶尾部分面元并分布奇点,通过迭代求解船尾和螺旋桨的相互影响,在此计算过程中,采用较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双面曲形状的面元以消除面元间的间隙,Newton-laphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件,使桨叶上下表面的压力在随边有良好的一致性,在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,加快了数值计算的速度．从面元法的基本积分方程得到的偶极强度和源汇强度,直接求得流场中的速度分布,并以此计算船尾和螺旋桨的相互影响,得到稳定的流场以后,通过伯努里方程计算船尾压力分布,并通过傅里叶变换得到各个阶脉动压力,最后将计算结果和试验结果作了比较分析。     

贝克型襟翼舵性能理论计算及图谱

用升力面理论方法计算敞水及浆的后尾流场中贝克型襟翼舵的水动力性能，理论计算值与实验结果吻合良好。根据理论计算结果讨论了影响贝克舵性能的因素，本文提供的贝克型襟翼舵性能图谱可供设计选型参考。     

高速三体无人搜救船航向控制系统建模与仿真

高速三体船是近年来研究开发的新型船型,具有优良的耐波性和稳性,其超高速船体型线可大大减少高速航行时的兴波阻力.由于该船的操纵性极其复杂,其航向控制建模是目前尚未完全解决的一个关键问题.在分析了三体船动力学方程的基础上,根据二阶野本模型对三体船进行了数学建模,并给出了各水动力导数的计算方法.在Matlab/Simulink环境下建立了高速三体船航向控制系统动态仿真模型,设计了航向模糊PID控制器.针对无干扰和综合干扰条件下分别进行了仿真分析,并对控制策略进行了静、动态性能验证.仿真结果表明,控制系统具有响应速度快、精度高、抗干扰等特点,相比常规PID控制算法,模糊PID控制具有更好的控制效果.研究结果为高速三体无人船操纵控制系统的分析与设计提供了新的思路.     

规则波浪中舰船操纵运动计算

当船舶在波浪中处于尾斜浪或顺浪航行时,可能出现稳性丧失和横甩等现象,所以船舶在波浪中的操纵性问题已引起人们的关注.目前,关于该问题的大多数研究往往局限在有限的浪向角范围内.本文在船舶静水操纵性基础上,直接迭加高频的波浪力,建立一个波浪中高频运动响应的操纵性预报方法.用二维Frank源汇分布法计算船舶随摇荡频率变化的附加质量———波浪的辐射力,以及规则波浪的扰动力———Froud Krylov力,在六自由度运动方程上直接迭加所计算的波浪力,并引用静水操纵中船、桨、舵水动力的计算模型,建立了规则波浪中船舶操纵运动预报模型,并数值计算了一条高速方尾船舶在不同规则波浪的波长、波高和浪向角下的操纵舵回转运动和Z形操纵舵运动,附加质量和波浪扰动力根据运动中的遭遇频率和浪向角确定.数值计算的回转角速度、横倾角和纵倾角的变化规律与文献中单桨单舵船模试验有着相似结果.