带首升力体复合船型水动力构型研究

发布时间：2017-09-12 06:20

  本文关键词：带首升力体复合船型水动力构型研究

  更多相关文章： 首升力体 水动力相互干扰 静水阻力 运动响应

【摘要】：近些年来,随着船舶技术的迅速发展,人们对船舶的耐波性提出了更高要求。高性能船舶由于其具有优良的综合航行性能,得到了世界各国研究机构的关注。以升力体船型为代表的高耐波性复合船型,由于其独特的外形和优良的水动力性能,备受研究人员的青睐。本文以CFD数值计算为主要技术手段,并结合水池模型试验方法,开展了首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰和匹配研究。主要包括以下几个方面的内容:首先,进行首升力体方案构型设计,开展首升力体水动力数值预报,并通过变首升力体的长宽比、速度、浸深等参数,深入研究首升力体的升力、阻力和自由面兴波等水动力性能,探索其影响规律,计算结果表明在后续的研究中,可以利用首升力体产生的兴波和船首产生的兴波形成有利波系干扰,从而降低船舶兴波阻力。其次,结合首升力体水动力影响规律,开展基于快速性的首升力体与目标船位置匹配研究,并获得首升力体在目标船上的较佳位置;对首升力体加装首鳍,开展首升力体、首鳍组合与船体水动力相互干扰与匹配研究,获得复合初步船型方案;对复合初步船型方案加装尾板,研究了首升力体、首鳍、尾板组合与船体水动力相互干扰,获得了复合优化船型方案,并对复合优化船型方案开展快速性模型试验,验证了复合优化船型快速性数值计算方法。最后,基于CFD数值波浪水池技术,对光体、复合优化船型方案在规则波中的运动响应进行数值预报与对比分析,结果表明加装首升力体、首鳍和尾板后,复合优化船型产生了较大的纵向力矩,对船舶纵向运动起到了很好的抑制作用,使复合优化船型方案的纵向运动响应明显减小;预报了不规则波中的减摇效果,结果表明航速越高,复合优化船型方案的减摇效果越明显;并通过规则波和不规则波模型试验,测试得到复合优化船型方案的运动响应,验证了复合优化船型耐波性数值计算方法。
【关键词】：首升力体 水动力相互干扰 静水阻力 运动响应
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 论文选题的背景及意义9-10
• 1.2 减摇技术的发展现状10-15
• 1.2.1 减摇装置发展现状10-13
• 1.2.2 高耐波性新船型发展现状13-15
• 1.3 升力体船型15-17
• 1.4 船舶粘性流场的数值模拟17-18
• 1.5 船舶在波浪中的运动理论18-19
• 1.6 数值波浪水池技术发展19-20
• 1.7 本文的主要内容20-22
• 第二章 基本理论与方法22-27
• 2.1 湍流数值模拟22-23
• 2.1.1 控制方程22-23
• 2.1.2 湍流模型23
• 2.2 自由面的捕捉23-24
• 2.3 数值求解方法24
• 2.3.1 离散方法24
• 2.3.2 压力-速度耦合迭代24
• 2.4 船体运动与流动的耦合24-25
• 2.5 造波与消波25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 首升力体水动力数值计算研究27-40
• 3.1 计算方法验证27-30
• 3.2 首升力体水动力数值计算30-31
• 3.2.1 计算对象30
• 3.2.2 计算区域及网格划分30-31
• 3.3 无限水深首升力体水动力性能分析31-34
• 3.4 近自由面首升力体水动力性能分析34-39
• 3.4.1 不同浸深的自由面效应分析35-37
• 3.4.2 不同速度的自由面效应分析37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 带首升力体复合船型水动力性能研究40-61
• 4.1 数值计算方法验证40-43
• 4.1.1 计算区域及网格划分41-42
• 4.1.2 数值计算结果分析42-43
• 4.2 首升力体与船体位置匹配研究43-49
• 4.2.1 光体主尺度43-44
• 4.2.2 首升力体主尺度44-45
• 4.2.3 复合船型网格划分45
• 4.2.4 首升力体纵向位置研究45-48
• 4.2.5 首升力体连接支柱研究48-49
• 4.2.6 首升力体垂向位置研究49
• 4.3 首升力体、首鳍/尾板组合与船体水动力相互干扰与匹配49-56
• 4.3.1 首升力体、首鳍组合与船体水动力干扰特性分析50-53
• 4.3.2 首升力体、首鳍、尾板组合与船体水动力干扰特性分析53-56
• 4.4 复合优化船型快速性模型试验56-60
• 4.4.1 试验工况56-57
• 4.4.2 试验结果及分析57-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 复合优化船型方案耐波性预报61-78
• 5.1 规则波中运动响应数值计算61-69
• 5.1.1 网格划分61-62
• 5.1.2 计算对象描述62-63
• 5.1.3 规则波计算结果及分析63-69
• 5.2 不规则波中运动响应有义值预报69-71
• 5.2.1 谱分析理论69-70
• 5.2.2 预报结果及分析70-71
• 5.3 复合优化船型耐波性模型试验71-76
• 5.3.1 测量仪器72-73
• 5.3.2 规则波模型试验73-75
• 5.3.3 不规则波模型试验75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-81
• 6.1 结论78-80
• 6.2 展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-88
• 攻读硕士学位期间学术成果88

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本文编号：835573