排水型圆舭折角高速船阻力数值仿真及其计算方法研究

发布时间：2017-08-11 17:14

  本文关键词：排水型圆舭折角高速船阻力数值仿真及其计算方法研究

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【摘要】：排水型高速船通常采用U型和V型两种形式,圆舭折角船型是具有折角型线和圆舭型线各自优点的新型高速船体型,具有良好的阻力和耐波性能,在水上执法和交通引航等方面有着广泛的应用。船舶阻力是最重要的性能之一,其研究方法有:理论研究、船模试验和数值仿真。在船舶的设计过程中,应用理论研究方法较为方便,但对复杂的问题往往获得的只是基本定性的解决。船模试验是最重要的方法,能够获得问题定性和定量的解决,但常受到许多条件的制约。近来随着计算流体力学CFD的发展完善和数值方法的进步,利用数值仿真的方法对船舶阻力进行分析和预报备受青睐。本文对圆舭船型、折角船型和圆舭折角船型的船体型线进行了分析,并对其相关阻力性能做了介绍。在此基础上,选取一艘性能优良的圆舭折角高速船为研究对象,以该船型为母型船,派生出新的船型,形成系列船型。然后利用NAPA软件对系列船型进行型线建模,通过静水力计算模块可得出在不同吃水情况下的相关参数。本文基于CFD对该母型船进行阻力数值仿真,将仿真结果与其试验值进行了比较,用以验证该方法的可靠性。然后应用上述方法对NAPA建立的系列船型进行阻力数值仿真,得到各个船型在不同工况下的仿真数值。根据傅汝德假定定律,将阻力仿真结果进行归纳整理和计算,得到每种工况下的剩余阻力系数,从而生成剩余阻力系数对排水量长度系数和傅汝德数的关系图谱,为圆舭折角高速船的阻力估算提供较为快捷的途径。为了更好的实现船舶阻力的分析和预报,以便能够达到快速计算阻力,本文利用Visual Basic 6.0开发出用于圆舭折角高速船的阻力计算程序。该阻力计算程序分为剩余阻力、摩擦阻力和总阻力三个计算模块。在该阻力计算程序中,通过输入相关的计算参数,执行相应的程序命令,会自动输出相关数值,可迅速和准确的估算阻力数值。本文所得的剩余阻力系数图谱及开发的阻力计算程序,对该类船型的阻力研究具有一定的参考价值,可为该类船型的阻力估算提供快捷途径,具有一定的实用性和工程实际意义。
【关键词】：圆舭折角 高速船 CFD NAPA 剩余阻力系数 计算程序
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题的背景和意义12-13
• 1.2 课题的研究现状13-16
• 1.2.1 排水型圆舭折角高速船研究现状13-14
• 1.2.2 船舶阻力数值仿真研究现状14-15
• 1.2.3 船舶阻力计算方法研究现状15-16
• 1.3 课题的研究内容16-18
• 第2章 船舶阻力研究方法及CFD理论18-26
• 2.1 船舶阻力研究方法18-20
• 2.1.1 理论研究方法18
• 2.1.2 试验方法18-19
• 2.1.3 数值模拟19-20
• 2.2 CFD阻力仿真原理20-25
• 2.2.1 建立控制方程20-23
• 2.2.2 初始条件和边界条件23
• 2.2.3 网格划分23-24
• 2.2.4 控制方程的离散24-25
• 2.2.5 求解及收敛性的判定25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 圆舭折角系列船型设计及静水力性能计算26-44
• 3.1 船体型线分析26-32
• 3.1.1 圆舭船型26-28
• 3.1.2 折角船型28-30
• 3.1.3 圆舭折角船型30-32
• 3.2 系列船型设计与静水力性能计算32-43
• 3.2.1 船型参数分析32-34
• 3.2.2 系列船型设计34-35
• 3.2.3 NAPA简介35-36
• 3.2.4 系列船型建模36-39
• 3.2.5 系列船型静水力性能39-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 圆舭折角系列船型阻力仿真计算与分析44-57
• 4.1 圆舭折角高速船阻力仿真计算44-52
• 4.1.1 FINE/Marine仿真软件简介44
• 4.1.2 阻力数值仿真方法研究44-51
• 4.1.3 系列船型阻力仿真结果51-52
• 4.2 系列船型剩余阻力系数计算及图谱生成52-56
• 4.2.1 阻力相似定律52-54
• 4.2.2 傅汝德换算法54-55
• 4.2.3 剩余阻力系数计算55
• 4.2.4 剩余阻力系数图谱生成55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 基于VB的圆舭折角船型阻力程序开发57-69
• 5.1 程序开发思路57-58
• 5.2 圆舭折角高速船阻力计算程序58-64
• 5.2.1 系统主界面58-59
• 5.2.2 剩余阻力计算程序59-62
• 5.2.3 摩擦阻力计算程序62-64
• 5.2.4 总阻力计算程序64
• 5.3 计算实例比较64-68
• 5.3.1 概述64
• 5.3.2 实船阻力计算64-65
• 5.3.3 程序阻力计算65-68
• 5.3.4 计算结果比较68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 附录75-89
• 攻读学位期间发表的学术论文89-90
• 致谢90-91
• 附件91-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 邓锐;黄德波;李佳;;从几种船型阻力的数值计算探讨FLUENT软件[J];船舶工程;2010年02期

2 刘中勇;高速艇尾部型线设计探讨[J];水运科技情报;1996年04期

3 周占群,宋家瑾,谢克振,叶炳金,沈鸿玉;肥大船系列试验[J];中国造船;1982年01期

4 李国佩,王燮仁;中速艇系列模型阻力试验研究[J];中国造船;1991年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 姚诚钰;基于NAPA的新型高速船船体型线及其参数化设计研究[D];江苏科技大学;2012年

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本文编号：657287