几何相似船模的试验研究

本文简要介绍上海交通大学船模试验池对于24000吨油轮五艘几何相似船模的阻力试验、敞水试验及自航试验的结果,根据试验结果分析得出的下列结论可供今后船模试验研究参考之用。1.在阻力换算中,形状因子法(三因次法)较传统的付汝德法(二因次法)更为合理。2.伴流分数有明显的尺度效应,随模型尺度的增加而下降。3.推力减额分数的尺度效应较小,当船模长度大于5米时可视力常数。4.相对旋转效率随模型尺度的减小而下降,当桨模直径大于120毫米和船模长度大于4米时方可忽略其尺度作用的影响。     

拖曳水池阻塞效应对不同船型影响数值研究

在进行变尺度船模系列试验、大尺度船模自航试验、几何相似船模尺度效应试验或者比较不同尺度水池的试验结果时,必然要遇到阻塞效应问题.在水池尺度较小、船模尺度相对较大时,阻塞效应尤其突出.阻塞效应混在各种分析结果中,影响结论的准确性,必须予以修正.采用计算流体力学(CFD)方法,通过改变计算域的大小来改变阻塞比,利用流体体积分数(VOF)方法捕捉船舶的自由液面,计及升沉和纵倾两个自由度,对两种船型进行了不同阻塞比、不同航速下的阻力数值计算,探究船型、水池宽度和深度与阻塞效应影响程度的关系,获得了阻塞效应的影响规律,并对拖曳水池的阻塞效应修正提出了合理化建议.     

较低雷诺数下ITTC尺度效应换算方法的改进

应用基于非结构化网格的过渡流模型,在商业CFD软件STAR-CCM+平台上,对不同雷诺数(Re)下螺旋桨模型和实桨进行数值模拟,分析了螺旋桨叶面和叶背边界层的流体流动随Re的变化情况,将浆叶0.75R剖面压力面和吸力面的摩擦阻力系数的数值模拟结果与国际船模试验池会议(ITTC)推荐的尺度效应换算公式以及平板摩擦阻力系数计算公式的计算结果进行对比,并对ITTC尺度效应换算方法在较低雷诺数下进行了改进,即应用不同的公式分别计算叶面和叶背的摩擦阻力系数.结果表明,螺旋桨叶面与叶背边界层的流体流动不同,故吸力面和压力面的摩擦阻力系数计算公式有所不同.当Re较小(接近临界雷诺数)时,改进方法比ITTC尺度效应换算方法计算的结果更准确;当Re1.0×106时,改进方法与ITTC尺度效应换算方法的计算结果基本一致;当Re2.0×106时,Re越大,2种方法的计算结果偏离实际值越多.     

基于CFD的渔船船体阻力性能预估方法

为了预估渔船实船阻力，以一艘11.75 m渔船为研究对象，基于CFD方法给出了一套完整的由船模阻力数值仿真到实船阻力换算的方法。结果表明：该方法可以有效地预估渔船船体阻力，减少设计成本；结合船舶在水中的垂向水动力，对阻力曲线中的峰值点和谷值点成因进行了分析，阐释了船舶阻力随航速的增加先增大后减小的原因。     

破冰船在冰层中连续破冰时的冰阻力预报

采用黏聚单元法构建冰层有限元数值模型,模拟破冰船在冰层中的连续破冰过程,对破冰船的冰阻力进行了预报;同时,使用多种经验与解析公式,预报了破冰船所受冰阻力.通过将数值模拟和经验与解析公式计算所得的冰阻力与模型试验结果进行对比,验证了数值模拟方法和经验与解析公式预报的适用性和准确性.结果表明,数值模拟所得的冰阻力较为准确,适用于预报破冰船冰阻力;各个经验与解析公式预报精度不尽相同,但都具有能方便快捷给出预报结果的优点.在预报连续破冰过程的冰阻力时,可根据实际需要选择合适的预报方法.     

双桨船附体阻力尺度效应

摘要： 以光滑平板为研究对象,探索了高雷诺数时的数值计算方法.在此基础上,以DTMB5415裸船体和全附体模型为研究对象,忽略自由液面效应,采用RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)方法结合SST k－ω(Shear Stress Transport k－ω)模型计算了包含实尺度在内的多种缩尺模型的船舶黏性流场,详细分析了双桨水面舰船附体阻力的尺度效应作用.通过研究发现：不同的附体,其阻力尺度效应程度并不相同;对于双桨船,附体阻力占整个船体阻力的份额较大,其尺度效应作用不可忽略,可以引入附体阻力尺度效应修正因子来进行模型到实船附体阻力的换算,附体阻力尺度效应修正因子与雷诺数的对数近似成三次多项式函数的关系.     

槽型减摇水舱船模和实船性能的相关分析

文中给出了“海关301”艇”有水仓、无水仓时的实船横摇测量结果和相应的海浪数据。用统计理论进行了分析,表明有水仓时船横摇峰—谷值直方图符合雷利分布。文中还给出了船模有水仓和无水仓的试验结果。由船模试验预报的有水仓时横摇有义值和实测一致。可以认为,水仓的船模试验尺度效应是不重要的。但是,船模无水仓的横摇频率响应曲线低于实测结果。因此,船模试验预报的水仓减摇效率比实船测量的值稍小。     

标准船模的阻力单航次试验不确定度分析

对船模拖曳水池的阻力试验进行不确定度分析,提出了降低试验不确定度的方法.根据船模阻力试验的流程,确定了试验过程中的误差源;根据不确定度的传递方程,确定了误差源对于试验结果影响的大小;在不同日期进行标准船模带舵的单航次重复试验,获得其试验结果.根据总阻力的成分,将所有试验结果换算成名义温度下的数值,进而分析其不确定度.结果表明:在95%置信水平下(k=2),各个速度的总阻力及其主要水动力系数的扩展不确定度均小于1.1%,摩擦阻力系数的扩展不确定度均小于0.025%,弗劳德数的扩展不确定度均小于0.1%.     

船模和实船的相关分析

本文根据我国七艘13000～25000吨级单桨货船的试航资料和交大船模试验池相应的模型试验数据,分析了船模和实船的相关问题。所得结果可供今后预估实船性能参考之用。分析是以忽略和考虑螺旋桨尺度和粗糙度的影响二个步骤来进行的。计算结果表明:螺旋桨尺度和粗糙度的影响是使船模和实船推进性能的尺度效应减小(即实船总阻力系数C_T和伴流分数。w_s有加大的趋势),但就其数值来说,影响很小。     

平头涡尾船型与实船研究

根据多条平头涡尾船实船测试数据,并从图表统计及理论分析上将平头涡尾船与国内外优秀实船作了对比.根据对海军常数C与相对航速F_n的关系分析,发现在F_n=0.29～0.33时存在C值较佳区域.本文对该船型船模与实船换算方法作了阐述.最后给出了该船型最新船模试验研究结果.     

第三代平头涡尾船型试验研究

给出了第三代平头涡尾船型的船模阻力、船模自航试验结果和实船测速结果,通过试验分析,阐述了该代船型具有优异的推进性能并对其机理作了探讨．讨论了伴流分数及推力减额系数对推进效率的作用．     

尖头蜗尾船型的线型设计和试验研究

本文阐述尖头蜗尾船型的线型设计与研究要点,通过对四条船模的阻力试验和自航试验结果、首尾浪高及假尾长度测量值的分析,确定了一种与蜗槽尾结合,阻力性能良好的首型。文中给出了Ⅲ号模操纵性试验的主要结果。     

多用途散货船尾流场的数值计算

运用CFD方法,开展了多用途散货船阻力性能的数值模拟。对计算得到的不同航速下裸船体总阻力系数与HSVA水池试验得出的对应参数进行比较,经最终分析得到数值计算结果与物理模型实验值相对偏差在5%内,初步验证了数值计算方法的可靠性。本文着重研究了不同缩尺比下船体尾部的标称伴流,分析结果表明船尾边界层厚度随雷诺数的增大而减小;桨盘面伴流分数存在单峰值,随着雷诺数的增大,伴流分数峰值相应减小;船模缩尺比越大,伴流尺度效应越明显。     

小水池中的波型分析及试验研究

一、绪言自1870年W.Froude首创船模实验池以来,经过一个多世纪的努力,人类借助于船模阻力试验对船之阻力特性及变化规律已有相当深人的了解。船模试验在造船领域中得到广泛的应用。然而由于兴波阻力的理论计算远远还没有达到实用的程度,而且用试验的方法也不能将兴波阻力从所谓的剩余阻力中分出来,因此长期以来用船模实验予报实船阻力或船型设计只好求助于Froude假设,即认为以兴波阻力为主体的剩余阻力遵守Froude相似律。实际上剩余阻力中的许多非兴波阻力成分的量难以确定,而且这些量从物理本质上与水的重性无     

第三代平头涡尾船型试验研究

给出了第三代平头涡尾船的型的船模型阻力，船模自航试验结果和实验船测速结果，通过试验分析，阐述了该代船型具有优异的推进性能对其机理作了探讨。     

小水线面双体船阻力理论预报

本文讨论单支柱片体小水线面双体船阻力的理论计算方法．应用线性兴波阻力理 论和薄边界层理论计算兴波阻力和粘性阻力，并提出改进的计算方法。对两艘船模的 阻力计算结果与验结果作了比较，证明用理论方法预报小水线面双体船的阻力可达到 满意的精度。     

大方形系数船型的试验研究及经济分析

本文讨论了大方形系数(C_B≥0.90)船型型线设计要点,给出了船模阻力及自航试验结果,并将大方形系数船型与常规2万吨级实船进行了经济性对比,揭示了大方形系数船型良好的经济性.     

实尺度船舶阻力计算及尺度效应研究

以DTMB5415船舶为研究对象,进行了多种尺度、多种工况及多种船体壁面条件下的阻力性能求解,对船体形状因子、兴波阻力及摩擦阻力的尺度效应问题进行了分析,阐述了多种实船阻力性能预报方法存在差异的原因.结果表明:船舶形状因子、兴波阻力都存在明显的尺度效应,模型尺度和实尺度下的差值可达6.5%和11.5%,这是造成外推方法预报得到的实船阻力存在误差的主要原因;船体粗糙度的考量会增大船舶摩擦阻力,并对船体边界层内流动有一定的扰动作用,影响螺旋桨的进流.     

丰满船型的埋首现象及其改进措施

根据船模流线试验的情况,本文分析了丰满船型产生埋首现象的原因,并提出减少埋首现象和降低阻力的措施。从船模试验的结果看来,这种改进措施都能收到一定成效。     

不同船艏形式船模阻力试验及数值计算

为了更好地研究不同船舶艏部型线类型对船舶阻力性能的影响,基于某一艏部形式的船模开展阻力试验和计算流体力学(CFD)数值计算研究;然后在该种船艏形式的基础上对船模艏部型线进行优化改进,另外设计出2种不同的船艏形式,并且对改进后的船模阻力进行CFD数值计算,最后对3种船艏形式的船模阻力性能进行对比分析,有效地说明了适当增加船舶艏部型线的外凸形式有利于提高船舶阻力性能。