随浪中船舶大倾角横摇稳性的研究

对随浪中船舶大倾角横摇稳性的特点进行了介绍和分析,提出了一种新的研究船舶发生大倾角横摇时的稳性力臂的方法,在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧的浸深时,考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响,以及横摇过程中所发生的纵倾运动对横摇稳性的影响．然后,根据随浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件,运用matlab数学工具语言的迭代算法求出了纵倾角,以及水线面修正层厚度,进而绘出了随浪中的稳性力臂曲线．最后,通过实例计算与分析验证了该方法是可行的．     

静水中船舶大倾角横摇稳性的理论计算方法

对静水中船舶大倾角横摇稳性的特点进行了介绍，提出了一种新的计算船舶发生大倾角横摇时的静稳性力臂的计算方法，在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧的浸深时，考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响，然后，根据重力与浮力平衡、纵倾力矩之后为零这两个条件，运用Matlab数学工具语言的迭代算法求出了纵倾角，以及水线面修正层厚度，进而绘出了静稳性力臂曲线．最后，通过实例计算与分析验证了本文提出的方法是可行的．     

船舶浮态计算的一种修正方法

为提高船舶浮态计算的精度,提出一种基于加密数字型值表的船舶浮态计算修正方法。在常规浮态计算方法的基础上采用Nowton迭代法进行修正。将计算机图形学的SH多边形剪裁算法用于横剖面与水线面的求交。基于坐标系仿射变换将空间倾斜水线面降到二维,将倾斜水线面轮廓提取问题转换成二维多边形凸包求解问题。在此基础上详细给出了雅克比矩阵系数的求解方法。以散货船“太行128”为例,对五种典型载况进行了计算,结果表明该修正方法适用于船舶小纵倾和大纵倾的情况,提高了计算精度,具有一定的工程应用价值。     

船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响

为研究喷水推进船快速性预报中船体与喷水推进器相互作用机理,借助于计算流体力学(CFD)方法研究船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响.通过计算由k-ε湍流模型封闭的RANS方程,分别得到敞水条件下和考虑船体斜升角、纵倾等因素影响的装船后喷水推进器的三维黏性流场,敞水条件下计算结果与试验数据的良好吻合验证了数值模型和方法的可信性.不同斜升角和纵倾模型计算结果表明:船体斜升角和横倾对喷水推进器推进性能影响很小;船体尾升角和纵倾角的变化改变了船体边界层,对喷水推进器推进性能和作用因子影响很大;纵倾角由正变负,喷水推进器对船体边界层的利用增强,使流量变小,功率、推力和扬程变大;进流动量系数、进流能量系数、动量作用效率和能量作用效率均减小.喷水推进器也反作用于船体,产生使船体纵倾角减小的力矩.     

大型船舶浅水增阻和流场特性数值研究

为了分析大型船舶在浅水中航行时浅水效应对船舶阻力和流场特性的影响,以标准船型KCS(KRISO container ship)为对象,采用RANS(reynolds average navier-stokes)方法,对大型船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究,水深吃水比设定为1.5,计算域采用切割体自动划分网格,分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律,为大型船舶在浅水域中航行的水动力特性研究、最佳航速的选择以及航行安全等提供参考。研究发现浅水中航行的船舶,船舶阻力的增加主要为兴波阻力的增加,当航速处于跨临界区和超临界区时,阻力增加更为明显。     

查洁法结合RANS方程的滑行艇阻力计算方法

针对雷诺平均Navier Stokes（RANS）方程结合流体积法（VOF）计算滑行艇阻力耗时较长、现有滑行艇阻力估算公式精度较低且适用范围有限,提出了一种查洁法结合RANS方程的滑行艇阻力计算方法.通过求解艇体平衡方程,迭代求出艇体航态,动态计及升沉和纵倾角对艇体流场和阻力计算的影响.对于艇体航态变化显著时的阻力计算（体积傅氏数F>1.5）,先采用查洁法估算初始纵倾角,再求解RANS方程可大幅提高计算效率.采用该方法计算了现代滑行艇模型4667 1和SM5的阻力、升沉和纵倾角,并与试验结果对比.结果表明：0.26≤F≤6.03,阻力计算值与试验值误差小于7%,升沉和纵倾角计算值与试验值吻合良好,从而验证了所提出的计算方法有效性.     

散货船配载仪中完整稳性计算方法研究

为提高散货船配载仪中完整稳性计算精度,基于船舶三维设计数据对完整稳性进行了计算.首先通过对三维设计模型切片得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;再通过水线面与外板数据求交计算该浮态下的船舶参数;最后按照不同完整稳性计算方法计算复原力臂,绘制出不同载况下的船舶复原力臂曲线.以38 300t散货船RUI AN CHENG为例,分别采用固定纵倾法和自由纵倾法对其3个典型载况进行实例计算.结果表明,采用静平衡下的自由纵倾法与NAPA计算结果更为接近,复原力臂平均误差为0.003 7m,最大误差为0.009 4m,验证了基于三维设计数据进行完整稳性计算的准确性及可行性.     

基于非线性规划法的船舶浮态计算

提出了利用非线性规划法进行船舶任意倾斜状态下浮态计算的方法，建立了以总复原力臂的绝对值为目标函数，保证排水量等于重量为约束条件，吃水、横倾角及纵倾角为设计变量的优化数学模型．与传统的矩阵方法相比较，该法在每次迭代计算中不需要计算倾斜水线面上的各要素，只需计算倾斜水线面以下的排水体积和浮心坐标，使计算量大大减少．对60000t油船在各种装载状态下浮态的计算，证明了该方法的简便和可靠性．     

三体船升沉和纵倾计算及其对兴波阻力的影响

基于三维Rankine源方法迭代计算三体船静水航行时的兴波阻力、升沉和纵倾.计算过程中采用NURBS曲面表达船体,根据迭代计算得到的升沉和纵倾确定船体平均浸湿表面,并用铺砌法对其进行全四边形网格划分,计算三体船及其中体的兴波阻力、升沉和纵倾.计算结果与试验结果比较表明,所提方法能够较准确地预报三体船静水航行升沉和纵倾,且考虑升沉和纵倾后,三体船兴波阻力数值计算精度有明显改进.     

桨前节能装置节能效果尺度效应研究

为解决因为尺度效应产生的通过传统快速性实验预报船舶水动力节能装置(ESD)节能效果不精确问题,通过分析ITTC标准方法,对其中的实船外推方法提出针对性改进,等推力法采用带节能装置的敞水试验模拟结果,并用该方法预报了KCS集装箱船桨前节能装置的节能效果.通过对比分析两种不同缩尺比下导流鳍节能效果,结果表明该方法可有效减小外推方法中尺度效应对桨前节能装置节能效果预报的影响.     

带有阻流板的双体船水动力性能数值研究

为探讨阻流板对船体水动力性能的影响,采用FLUENT软件对双体船安装阻流板前后的水动力性能进行了研究.通过对安装阻流板前后船体阻力、升力和纵倾力矩的计算对比,讨论了安装阻流板前后双体船水动力性能的变化.计算了带有不同高度阻流板的双体船在不同航速下的阻力、升力和纵倾力矩,比较了带有不同高度阻流板的双体船水在不同航速下的动力性能,并对安装阻流板前后尾部速度分布、尾流场波形及船体升力增加的区域进行了研究,探讨了阻流板改善船体水动力性能的作用.     

“海口号”车／客渡船型线设计分析

文中介绍了“海口号”车／客渡船双尾节能船型的特点及型线设计方法，讨论了纵中剖线形状、位置及尾轴间距等参数对船舶阻力和推进性能的影响及选取原则，以及实船试验结果．     

船前体形状对阻力和耐波性的影响

本文通过5,000吨近洋干货船一组具有相同后体但不同前体的阻力和耐波性船模试验,以考察前体形状对阻力和耐波性的影响。结果表明:前体线型“V”形化固然能使纵摇和升降有些改善,但其静水阻力将增加。与此同时,还进行了耐波性的理论计算,将其与试验结果比较,吻合良好。可见,耐波性的理论计算在船舶线型设计中不失为一种简便而有效的手段。前体剖面形状对耐波性的影响程度在压载时较满载时为小。值得指出的是:首部削去较多的前踵在压载状态将导致该处船底砰击频繁的缺点。     

可调螺距桨水动力性能预报及参数影响分析

为了研究可调螺距桨调距过程中几何参数对水动力性能的影响规律,采用坐标变换原理模拟调距过程和桨叶剖面的畸变,并结合面元法理论对调距桨的水动力性能进行预报.首先将JDC7704桨在初始螺距下水动力参数的计算值与敞水实验值进行对比,验证了文中数值方法的准确性;之后在变调距角下,分析了初始设计进速系数、纵倾角、侧斜角、盘面比以及毂径比几个参数对调距桨水动力性能的影响.结果表明:水动力转叶力矩受设计进速、纵倾角、侧斜角、盘面比变化的影响十分明显;调距工况变化时,转叶力矩所受影响的程度及其趋势也会发生变化.     

内河限制性航道船舶下沉量数值研究

内河限制性航道中的船行波具有波高大、流速急等特点,于其中行驶的船舶会随着压力波动而发生纵倾变化,当下沉严重时会造成搁浅事故。本文以某通航工程为研究对象,借助计算流体力学软件,运用GMRES压力求解器和RNG k-ε湍流模型,开展了限制性航道中不同航速、不同水深以及不同隧道宽度共计32种工况下船舶航行下沉量研究。研究表明船舶最大下沉量以及最大纵倾角随着航速以及隧道宽度的增大而增大,随水深的增加而减小。相关结果可为内河限制性航道船舶安全航行提供科学指导。     

船用螺旋桨敞水性能影响因素的模拟分析

以DTMB 4119螺旋桨为研究对象,应用ISIGHT软件集成型值点计算、模型建立、网格划分和仿真计算等分析模块,并引入试验设计和统计方法,分析得到螺距、拱度、纵倾角和弦长因素对螺旋桨敞水性能的影响,并且通过将模拟分析结果与实验数据对比,验证了数值计算的正确性。研究发现:螺距对螺旋桨敞水性能影响最为明显,其次为弦长、拱度和纵倾角,并且跟纵倾角的影响相比,因素间的二次项、交互项的影响更为明显。     

船舶受力与稳度的能量分析

船舶在航行时经常受到风浪等各种外力的干扰,使其倾斜而摇摆。船舶在受到外力干扰产生倾斜后会不会翻掉？当外力消失后会不会回复到原来的正浮状态？这就是船舶受力与稳度问题。普通物理教科书和有关专业书对此问题谈及不多,而且只是对船舶的受力进行了分析。本文将从理论力学的角度用能量的方法对这一问题加以分析。在研究船舶的稳度时,我们只限于讨论船舶在横向平面内的倾侧（简称横倾）和纵向平面的倾侧（简称纵倾）两种情况,同时又把稳度问题分为小倾角稳度和大倾角稳度两个不同的问题。所谓小倾角稳度是指倾角小于10"～15"或上甲板…     

散货船自由浮态计算简化方法

根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货船"DOLCE VITA"及"RUI AN CHENG"为例进行了实例计算,对20个压载舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有横倾下的收敛性和稳定性;对5个货舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有纵倾下的收敛性和稳定性;对典型载况进行计算,和装载手册给定值相比,吃水差误差都在0.01m以下.结果表明:该算法只需计算任意倾斜水线面下的排水体积和浮心坐标,计算量较小,程序实现简单,实时性、鲁棒性较好,具有一定的工程实用价值.     

高速船航态模拟与阻力预报CFD方法应用

中高速船在航行状态下,其航态与低速航行相比有较大的不同,对船舶的阻力有明显的影响。因此,此类船舶的阻力预报必须考虑船舶航行姿态的影响。现有公开发表的关于滑行艇垂向+纵向运动理论预报研究的资料不多见。基于Flu-ent平台对三维船体航态对阻力的影响进行研究,采用动网格技术模拟船舶的航态;同时,为了保证计算的连续性与稳定性,利用FLUENT二次开发平台,编写UDF程序,在离散的时间域内根据船体的受力对船舶运动进行干涉。计算结果表明该方法对船舶的水动力预报问题具有可行性。     

计及纵倾影响的金枪鱼围网船最优阻力数值研究

针对金枪鱼围网渔船高航速的特点,采用CFD数值模拟方法对某型金枪鱼围网渔船正浮状态下不同航速的阻力进行数值预报确定合理速度;针对该速度分别考虑不同纵倾角度对航行阻力的影响,通过数值计算和对比发现适当纵倾可以明显减少该船型的航行阻力。本文研究结果在该类型船舶设计和运营中减小阻力及降低功耗提供有益参考。