新型船艏对船舶流体动力及运动响应的影响特性研究

发布时间：2021-08-19 17:26

　　舰船作为海上作战的重要平台必须具备优良的快速性、机动性和耐波性,直接关系到舰船的生命力及战斗力,是现代舰船非常重要的战技指标,作为舰船在波浪环境中综合航行性能最重要的快速性和耐波性,在舰船设计过程中应当引起足够的重视,因此如何在现有的船型设计环节改善和提升舰船的快速性和耐波性,是目前急需解决的技术问题。由于受到波浪、海风及海流等因素的影响,船舶在海上航行时不可避免地会产生横摇、纵摇、升沉以及波浪增阻等各种不利影响,剧烈的摇荡对舰船的适航性、安全性以及设备的正常操作、舰员的舒适性都会产生很大影响,因此急需探明舰船在波浪中的减阻、减摇机理。本文基于粘流理论的RANS方程,耦合求解船舶运动方程,开展了不同船首型式船舶静水中阻力性能、船舶在波浪中高速航行时受到的环境载荷与运动响应特性的数值预报,探讨了三种船首型式（复古型倒V型艏、带球鼻的KCS船首和前倾型船首）的阻力性能、耐波性能,重点分析了三种船首的各自优势及不足。选出阻力性能和耐波性能较优的船首型式作为母型船,为了进一步提高船舶在波浪中的减阻和减摇能力,基于计算流体力学理论,完成了水刀型船首、直立型船首和前倾型船首的改型设计,并完成改型船... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 球鼻艏对船舶阻力和耐波性影响研究进展
        1.2.2 斧艏型船首对船舶阻力和耐波性影响研究进展
        1.2.3 倒V型船首对船舶阻力和耐波性影响研究进展
        1.2.4 其他船首型式对船舶阻力和耐波性影响研究进展
    1.3 本文主要内容
第2章 CFD基本理论与数值方法
    2.1 引言
    2.2 计算流体动力学原理
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 基本控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 数值离散方法
        2.3.4 自由液面捕捉法
    2.4 边界条件
        2.4.1 入流边界条件
        2.4.2 出流边界条件
        2.4.3 固体边界条件
        2.4.4 自由液面条件
        2.4.5 初始条件
    2.5 本章小结
第3章 船舶在静水中的水动力性能研究
    3.1 船体阻力性能研究
        3.1.1 船体阻力性能
        3.1.2 计算模型
        3.1.3 计算域及网格划分
        3.1.4 数值求解和边界条件
        3.1.5 计算工况
        3.1.6 计算结果和分析
    3.2 船舶的运动响应特性研究
        3.2.1 计算工况
        3.2.2 静水中升沉纵摇运动响应特性分析
        3.2.3 半约束模的压力及波高分析
    3.3 本章小结
第4章 船舶在规则波中的水动力性能研究
    4.1 计算工况
    4.2 数值求解和边界条件
    4.3 船模在迎浪规则波中阻力计算结果
        4.3.1 入射波要素标定
        4.3.2 迎浪规则波中船模阻力计算结果
        4.3.3 三种不同船模迎浪规则波中阻力计算结果对比分析
    4.4 船模在迎浪规则波中的运动响应特性分析
        4.4.1 各船模升沉纵摇计算结果
        4.4.2 不同船模的运动响应对比分析
    4.5 本章小结
第5章 船首改型设计
    5.1 船首改型设计目的
    5.2 船首改型方案
        5.2.1 船首改型思路
        5.2.2 船首改型具体方案
    5.3 船首改型后的阻力性能
        5.3.1 计算模型
        5.3.2 网格划分
        5.3.3 各船模的静水阻力
        5.3.4 各改型方案在波浪中的阻力性能
    5.4 各改型方案的运动响应
        5.4.1 各改型方案在波浪中的升沉和纵摇运动量
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 本文的创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的内倾船迎浪中纵向非线性运动研究[J]. 刘乐,毛筱菲.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(04)
[2]集装箱船球鼻艏改型设计方法[J]. 周敏.  中国修船. 2016(06)
[3]穿浪船船型及相关研究综述[J]. 魏成柱,李英辉,易宏.  中国舰船研究. 2016(05)
[4]基于形状参数的球艏参数化设计[J]. 董枫,陈顺怀.  中国造船. 2015(04)
[5]斧艏船加附体改善耐波性的研究[J]. 施军,曾青,武庆威,高霄鹏,董祖舜.  中国造船. 2015(03)
[6]垂直艏船型阻力性能的数值与试验研究[J]. 谢嫦娥,何静,秦江涛.  中国水运(下半月). 2015(08)
[7]5668 TEU集装箱船球鼻艏改造节能[J]. 车霖源,陈昌运,马卫星,崔健,伍锐.  中国航海. 2015(02)
[8]超巴拿马型集装箱船球艏型线优化研究[J]. 陈红梅,熊小青,吴琼,胡平,蔡荣泉,王金宝.  中国造船. 2015(01)
[9]船首形状对自由液面水下航行体阻力影响的试验研究（英文）[J]. Mehran Javadi,Mojtaba Dehghan Manshadi,Saeid Kheradmand,Mohammad Moonesun.  Journal of Marine Science and Application. 2015(01)
[10]内倾船型耐波性方案论证与数值分析研究[J]. 张涛,杨磊,张艳平.  南阳理工学院学报. 2015(02)

硕士论文
[1]集装箱船球首型线设计研究[D]. 黄亚南.大连理工大学 2004



本文编号：3351829