浅水船舶兴波阻力特性的理论分析

运用经典的线性兴波理论对浅水船舶兴波阻力特性进行了研究。针对浅水柯钦函数与深水柯钦函数之间存在的不相容性，通过引入深度影响因子来描述水深对浅水波阻的影响，重新定义了浅水柯钦函数，得到浅水线性波阻的一个新的表达式。借助量级分析和近似处理，导出了简化浅水柯钦函数和相应的浅水线性波阻公式。在上述工作的基础上，对浅水波阻特性进行了分析和讨论，合理地解释了若干实际现象。     

有限水深慢船理论及波阻计算

本文推广E.Baba的无限水深慢船理论,建立了有限水深慢船理论.基于低速与量级假定,将总速度势Φ分为合模势(?)_r和波动势(?),分别给出了各自的表达式,进而推导了有限水深兴波的波高、波阻公式.编制了波阻计算程序,并以半浸圆球为例进行验算,计算了Series 60船型在8种水深时的波阻.理论分析和数值计算表明:当水深趋于无穷时,本理论与Baba理论是一致的.     

高速圆舭艇加装近水面消波水翼的研究

依据线性兴波阻力理论和兴波干扰原理对加装消波水翼船型的兴波阻力计算方法和降阻效果进行了研究．用所提方法对一加装消波水翼的高速圆舭模进行了计算,理论计算结果与模型试验结果的比较表明,建立的带消波水翼船型兴波阻力计算方法基本上可实用于消波水翼设计以及该类艇兴波阻力的估算．带消波水翼艇与无消波水翼艇阻力比较表明,加装消波水翼后,傅汝德数Ｆｎ在０．５５～０．８５区间,兴波阻力理论值和剩余阻力试验值都显著降低,当Ｆｎ＝０．６时兴波阻力理论值降低了１６．１％,剩余阻力试验值降低了２５％．     

浅水船舶兴波阻力特性的理论分析

运用经典的线性兴波理论对浅水船舶兴波阻力特性进行了研究.针对浅水柯钦函数与深水柯钦函数之间存在的不相容性,通过引入深度影响因子来描述水深对浅水波阻的影响,重新定义了浅水柯钦函数,得到浅水线性波阻的一个新的表达式.借助量级分析和近似处理,导出了简化浅水柯钦函数和相应的浅水线性波阻公式.在上述工作的基础上,对浅水波阻特性进行了分析和讨论,合理地解释了若干实际现象.     

船型优化方法及最小兴波阻力船型研究

本文采用线性兴波理论与波形分析相结合的方法对理论波幅函数进行修正,导出了可用于实船兴波阻力计算和船型改进的兴波阻力修正公式,并用该公式及SUMT法对高速船型进行了优化计算,得出了最小兴波阻力船型.计算和试验结果证明,本文提出的方法对船型改进是一种很有效的方法.     

基于零兴波理论的非常规小水线面双体船设计

基于零兴波阻力理论,提出了一种非常规的S曲线形小水线面双体船(SWATH),其片体关于船中对称,单片体有一定艏向偏角.基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程黏流理论对设计进行求解验证,给出了设计的非常规SWATH静水中阻力性能.与常规带有鱼雷体状潜体的SWATH相比,设计的S形非常规SWATH不仅在低航速下(弗劳德数Fr=0.3)具有较低的阻力,在高速下(Fr≥0.8)也具有绝对的低阻优势.     

改进线性兴波阻力帐篷函数法及实船型线优化

针对线性兴波阻力帐篷函数法阻力计算及相应的船型优化方法不能反映实际船体对称面形状这一局限,提出一种定义在实际船体对称面上的船体曲面近似函数,将该船体曲面近似函数代入线性兴波阻力表达式,用该表达式与原帐篷函数法计算同一船型的兴波阻力系数,对比结果表明在多数速度区间内比后者更加接近试验结果.由此表达式建立以船体型值为变量的最小兴波阻力二次规划数学模型,此模型适用于任意给定的由曲线、折线围成的非矩形船体对称面区域,尤其适用于舰船前体及其球鼻首的优化.基于二次规划优化模型对仿DDG51船型进行一系列型线优化设计,在理论上获得了20%以上的兴波阻力减阻效果.     

一类低速船舶兴波阻力的数值研究

本文根据下潜源思想改进的Hess-Smith方法和有限水深慢船理论,编制了相应的船体势流和兴波阻力的计算程序.通过对球鼻首进行特殊处理,将该程序运用于一类低速船舶——某散货船母型及两种改型的波阻研究.结果表明本方法可很好地区分仅球鼻首有微小差别的母型及其改型的兴波性能,该类船舶在同一水深下的波阻变化规律与无限水深一致.最后选出一种较优船型进行了进一步研究,探讨了浅水效应.     

稳定运动船舶的自由表面兴波波形计算

在采用面源法计算船舶兴波阻力和船舶周围流场的基础上,对稳定运动船舶引起的自由表面兴波的波形作了三维数值计算,并给出了实例,这一研究为采用波形分析方法进行船形优选作了准备。     

基于势流理论的门桥兴波阻力计算

提出了门桥漕渡水阻力计算，特别是兴波阻力计算的新方法。该方法基于势流理论，考虑门桥的漕波速度和水流速度，通过坐标变换，确定了速度势的适定性条件。并选择合适的格林函数满足除门桥湿表面以外的其他定解条件，则场内的速度势只要由这一格林函数及其法向导数在门桥的湿表面上分布即可决定，大大降低了计算工作量。最后，利用面元法进行数值计算。     

烧结矿余热回收竖罐内气体流动的数值计算

以多孔介质模型为基础,运用气固填料床动力学理论建立了烧结竖罐内气体流动的数学模型,确立了数学模型的边界条件.以FLUENT软件为计算平台,采用自定义函数(UDF)对罐体料层径向空隙率分布进行定义,模拟研究竖罐内气体流动的分布规律,进而探讨影响竖罐内气流分布的主要因素及其影响规律.研究结果表明,冷却段区域,气体流速沿径向由罐体中心至内壁逐渐增加,最后在内壁附近突然增大;影响竖罐内气流分布的主要因素为料层空隙率分布和罐体预存段内径.空隙率径向偏析越严重,预存段内径越大,气流分布越不均匀.     

基于Rankine 源法的兴波阻力数值计算研究

以边界元法为基础,以Rankine源函数作为基本解,编制了兴波阻力数值计算程序,分别计算了数学船型Wigley、S60船型和实船26000t成品油船的兴波阻力,并将所得的计算结果与船模阻力试验值及Michell积分法相比较,结果表明Rankine源法和试验值比较接近,本方法可靠实用.     

减阻球首优化设计方法

阐述了球首的主要类型、几何特征及其减阻原理。提出了具有协调性和光顺性的首变换方法，并在Ｈｏｌｔｒｏｐ船体阻力预报的基础上，建立了船体阻力和推进效率的加权函数作为首优化设计的目标函数，在给定的球首几何特征和船形参数的约束下，计算并设计出最佳的球首，通过对实船的设计结果分析，证明了该方法的先进性和工程实用性。     

基于阻力性能船体型线精细优化的CFD方法

根据基于阻力性能的船体型线优化方法的不同，在船舶设计中可以归纳成5个相应水平的优化程序。总结了基于经验或统计公式的船体尺度优化（零水平优化），应用CFD方法分别对裸船体型线、局部船体型线和附体型线进行的精细优化（1，2，3水平优化），以及通过模型试验完成的船体型线的最终优化（4水平优化）的研究成果。所采用的CDF方法分别为用厚边界层近似与积分方法、厚边界层近似与差分法以及部分抛物线近似与差分法求解N－S方程。4水平则是通过包括流场测量信息的模型阻力试验进行最终的型线优化。     

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。     

基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算

基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了Froude-Krylov力与静水压力的非线性影响,辐射力与绕射力则保持线性.在船舶运动结果的基础上应用Maruo公式计算波浪增阻.S175集装箱船的计算结果验证了所采用方法的准确性,同时表明所采用方法能够有效考虑波陡对于波浪增阻的影响.在此基础上进一步探究了航速对波浪增阻的非线性特性的影响.     

STOLKRAFT船型的研究

ＳＴＯＬＫＲＡＦＴ船型是集滑行艇、气垫船、高速双体船优点的复合衍生船型，本文介绍了ＳＴＯＬＫＲＡＦＴ船型特点，分析了模型试验结果，以及实船阻力性能预报结果。     

单体高速船的推进功率计算

为单体高速船在初步设计、方案设计和技术设计阶段提供了基于船体主要参数，船体主尺度和船型系数，以及船体型线的推进功率的计算方法，从而为船舶设计及其型线优化提供了相关的数学模型，对一船型系列试验结果的考核计算表明，不同功率估算方法所计算值的平均值，具有工程预报精度，可用于船舶设计与线型优化。     

船舶操纵运动仿真及其理论研究

建立了船舶操纵运动仿真数学模型，给出了一种新的风力和风力矩数学模型并预报了船舶在风作用下的操纵运动，提出了估算浅水中船体水动力的方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能，研究了边界元理论在船体水动力计算中的应用，并利用理论计算结果，预测了船舶的回转运动及Ｚ形操纵。