双尾鳍渔船船型的耐波性试验研究

本文分析了深、浅吃水双尾鳍渔船的耐波性模型试验（试验项目包括：流线试验；静水中自由衰减试验；横摇、纵摇、升沉试验；船艏垂向加速度测定；甲板上浪试验和螺旋桨出水频率试验），与实船在不规则波中的性能预报，及具有良好耐波性的球尾渔船进行比较。结果表明：浅吃水双尾鳍渔船船型具有良好的耐波性。     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

几艘定型渔轮实船静水横摇及其分析

本文对我国近海六艘渔轮(一艘黄、渤海区8101型600马力对拖渔轮、一艘南海区8103型600马力单拖渔轮、一般广东VGL812型250马力微冻拖网渔轮、一艘山东200马力钢质拖网渔船、一艘福建MS832B型100马力木质拖网船及一艘150马力水泥渔船)的静水横摇试验结果作一分析，得出各船之横摇固有周期及横摇系数，并作出各船之静水横摇消灭曲线及无因次衰减系数曲线。由无因次衰减系数计算出各船之频率响应曲线，最后用频率响应函数与相应的波浪谱算出船舶在横浪零速时的横摇角，并与在同一海况下实测的横摇值进行比较，得到令人满意的结果。     

深V型艇与圆舭型艇的阻力和耐波性比较

对高速排水型艇深Ｖ型和贺舭型在相同主尺度情况下进行了对比研究．根据模型阻力试验结果知，深Ｖ型的静水阻力与圆舭型相比，其增加值均小于７％．特别是随着航速增大，两者的阻力差值趋减小．在规则波中迎浪情况下的耐波性试验表明，两种艇型的横摇、纵摇、垂向加速度和失速均有明显的差别．高速排水型艇如果采用深Ｖ型，可望获得良好的耐波性．     

加装半潜附体穿浪双体船模型试验研究

提出应用减纵摇组合附体技术在穿浪双体船两片体艏底部分别加装一减纵摇组合附体,以改善其耐波性.针对原船型和改装后的复合船型开展了水池模型试验研究,试验内容包括静水阻力试验、规则波试验和不规则波试验,模型试验结果表明:加装组合附体船比原船静水阻力增加4％左右,且甲板上浪频率大幅降低,有效改善了原船的耐波性能.     

滑波航行器的水动力试验

摘要： 设计建造了滑波航行器的原理样机--漫步者I,并在水池中进行了静水环境下阻力试验、规则波中自航试验及无约束迎浪航行试验.研究了滑波航行器静水阻力成分以及规则波波长与波幅对滑波航行器浮体升沉幅度、纵摇角度、滑波推进器推力值及无约束航行航速的影响,得到了一系列波长、波幅下各参数变化的趋势.试验结果为数值计算提供了新的研究方向,为研发大航程低碳型无人水面艇奠定了技术基础.     

略减后体方形系数并加装球鼻首对肥大船阻力和推进的影响

略减后体方形系数,尤其在肥大船对阻力、推进和伴流分布会带来有益的影响,又从节能角度而言,肥大船加装球鼻首在国内外已获得广泛的应用。故略减后体方形系数并加装球鼻首可在排水量基本不变,以满足合同中要求的载重量的条件下使阻力和推进性能有明显改善。通过船模试验证实上述设想的实效性,是一种改进肥大船线型设计行之有效的途径,因而具有一定的实用参考价值。     

某型低速船模型阻力试验研究

为了减少船舶阻力,在船速较低的肥大型船舶上,应用前伸型球鼻首会取得降阻效果。介绍了某改型低速船模型在拖曳水池中进行的静水阻力试验情况。有原型阻力试验结果,改进后的船型阻力试验结果,该船舶船首由倾斜式改为球鼻首形式的阻力试验。通过试验,检验了新型船的减阻效果,并估算了实船的有效功率,为该船的总体设计提供了依据。     

船舶适航性的计算方法

(一)前言本计算方法是前一报告(迎浪纵向运动的计算方法[4])的合理延伸,基本方法仍然是切片法加多系数保角变换。把单位半园高精度地密合于任意形状的二元剖面以后,求出各个剖面的各向运动(升沉、横荡与横摇)的附加质量和阻尼系数,然后计算出全船的五个自由度运动(升沉、纵摇、横荡、横摇,首尾摇)的水动力系数与波浪干扰力。     

规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动模拟与特性分析

采用MMG分离模型的思路,在船舶六自由度操纵性运动方程中叠加波浪垂荡力和纵摇力矩,构成波浪中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合动力学模型,用来模拟规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动特性。其中的波浪力由切片法计算,船舶航向保持采用PD控制模式。采用耦合动力学模型计算了某船在规则波中保持航向时的垂荡、纵摇运动,并与试验结果进行了比较。两者的幅频曲线形式上基本一致,间接证明了耦合动力学模型的有效性。进而采用该模型计算了该船在不同浪向角和航速下保持航向稳定的垂荡、纵摇运动,以垂荡、纵摇等值极坐标曲线形式表征了船舶规则波浪中操纵与垂荡、纵摇的耦合运动特性。     

渔船随浪、尾斜浪下骑浪/横甩直接数值模拟

为了更加准确地评估船舶在波浪中航行的安全性,以四自由度操纵性方程为基础,研究增加艏向角和浪向角以改变船舶航向、增加舵角控制方程来模拟舵效下降、增加横摇角参数来判断船舶是否倾覆,以及打出最大舵角仍然无法保持航向等典型横甩现象.以国际船模试验池会议船(ITTC ship) A2渔船为例,在波长船长比为1、波陡为1/15的海况下,进行随浪和尾斜浪海况模拟.通过突然改变的理念成功模拟出该船的典型横甩现象,并将部分模拟数据同已有试验值进行了对比,结果符合较好.在此基础上,进行了波浪参数分析,研究了不同波长船长比、不同螺旋桨转速、不同波陡下的船舶运动规律.     

基于CFD的三体船流场数值模拟可靠性研究

在Realizable k-ε湍流模式下对某高速三体船模型的黏性流场进行CFD数值模拟.不同航速下阻力的计算结果与试验数据最大误差为15.05%.分析得到三体船模型在不同航速下的自由面波形,显示出主侧体之间强烈的兴波干扰.最后计算不同航速下三体船模型的压力分布,较为理想地模拟出由于球鼻艏存在而导致的高压区,以及侧体内外两侧由于自由面高度不同而引起的压力分布的不同.结果表明:CFD数值模拟三体船黏性流场具备一定的可靠性.     

基于重叠网格的C11集装箱船自由衰减横摇模拟

为研究C11型集装箱船的大幅横摇阻尼,基于STAR-CCM+软件平台,使用重叠网格技术和流体体积函数(VOF)方法,通过求解纳维-斯托克斯方程,对该船零航速和有航速下自由衰减横摇运动进行数值模拟.数值模拟结果表明:湍流模型、运动方程约束自由度设置情况、初始横摇角释放时间等对横摇结果影响较大;使用k-epsilon湍流模型、放开6自由度、待流场稳定后释放船模所得的计算结果与试验值符合较好.     

一种基于计算流体力学的三维船舶横摇阻尼预报方法

针对三维船体强迫振荡运动,以黏性流理论为基础,通过求解雷诺平均纳维 斯托克斯(Reynolds averaged Navier Stokes,RANS)方程,计及自由面影响情况,对S60船在有航速和无航速时不同幅值的横摇运动进行了数值模拟.分析计算了三维船模的横摇阻尼系数,研究了横摇幅值和航速对横摇阻尼的影响,并与试验值和势流计算值进行了比较.结果表明,数值模拟能够显现出船体流场非线性特征以及黏性的影响,横摇阻尼系数与试验值吻合良好,较势流方法预报更为准确,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能分析研究.     

丰满船船首形状对阻力的影响

本文根据上海交通大学水池实践和船模试验研究的结果,初步总结了C_B约为0.8的丰满船船首形状对静水阻力的影响。大量的试验研究表明:在这类船上,无论采用大球首、小流鼻或使船首底部上翘,不同程度地都能改善阻力性能。     

带航速三体渡驳水动力特性频域分析

为了研究带航速三体渡驳在波浪中航行时的水动力特性,以及航速和环境因素对其幅值响应算子的影响,根据势流理论和波浪辐射/衍射理论分析了有航速三体渡驳的波浪激励力及水动力系数,进而利用AQWA求解了三体渡驳的幅值响应算子,得到了不同航速、水深及遭遇浪向条件下三体渡驳各自由度幅值响应算子随波浪圆频率的变化曲线。计算结果表明:航速越大纵荡幅值越小、纵摇峰值越大,水深越浅垂荡幅值越小、纵摇峰值频率越低,当水深吃水比大于20后即可按照无限水深来计算其幅值响应算子;遭遇浪向对各自由度RAOs均有较大影响,其中艏斜浪或迎浪航行对三体渡驳的运动较为有利。     

船首波的测量技术及应用

为了测量船首波,制作了由７台浪高仪组成的专门装置,同时设计了４条数学船模用于测定首波高。试验过程中,除前进运动外,船模的其他运动均被约束。测量结果表明,船首波与傅汝德数Ｆｒ及船首形状关系极大,根据试验结果知,如果采用深Ｖ型船体,可望获得较小的波高,此外,排水量是影响兴波的重要参数,Ｆｒ是又一个重要的因素,它不但影响波浪高度而且亦影响波浪的位置,随着Ｆｒ增大,波高随之增,而且波浪与船模纵之间的夹角减     

随机波浪作用下船舶倾覆的量化研究

为量化船舶倾覆问题,基于随机迈尔尼科夫(Melnikov)函数和相空间传输理论,从能量的角度对随机波浪下船舶航行时倾覆发生的安全程度进行研究.考虑阻尼力矩和回复力矩的非线性以及波浪的随机性,建立船舶非线性横摇运动微分方程.采用快速傅里叶变换(FFT)将时域波浪力转换到频域,从而将随机Melnikov函数及相空间转移率扩展到考虑船舶航速和浪向角的影响,并根据其统计特性对船舶倾覆进行量化.通过实船算例研究其在随机海浪中横摇运动相空间转移率的变化情况,并分析船舶航速、遭遇浪向以及波浪特征频率对相空间转移率的影响.研究结果表明,随机Melnikov函数和相空间传输理论能够较好地对具有一定航速的船舶在随机波浪中的倾覆进行量化,从而可为进一步研究船舶稳性衡准提供有益的参考.     

艏柱对高速船顶浪中水动力性能影响

依托NPL 4b船型的实验数据,分别验证了基于STF切片理论和雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法计算程序的可信度.采用带尾端修正的STF切片法计算并分析了4种不同艏柱船型的高速船舶在顶浪、Froude数为0.8、遭遇频率为2~20rad/s条件下航行时的耐波性能,采用RANS方法得到在设计航速和波长为1.5倍船长的顶浪规则波中船舶运动的时历曲线,建立了顶浪规则波中,船体周围的兴波特性和船舶本身深沉、纵摇与船舶阻力(摩擦阻力和剩余阻力)的关系.同时,讨论了4种不同艏柱船型的水动力性能的优劣及其适用的对象船舶.结果表明,在高速航行中,NPL 4b母型船的摩擦阻力较小,斧头型艏船的兴波性能最佳,穿浪体型艏船在波浪中的总阻力最小.     

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。