本文關鍵詞：單體船和雙體船波浪增阻的數(shù)值計算分析

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【摘要】：近年來,出于提高經(jīng)濟效益和加強環(huán)境保護的雙重要求,針對船舶能效和減排的研究已成為備受矚目的熱門課題。與靜水中船舶阻力相比,船舶在實際航行時,船體在波浪中所受到的阻力會有所增加,即波浪增阻。波浪增阻會導致額外的燃料消耗和失速現(xiàn)象,對其快速性和耐波性產(chǎn)生了消極影響。因此,對于未來新船型的設計,有必要考慮到船舶在實際波浪中航行的波浪增阻,以滿足船舶能效指數(shù)EEDI的要求,節(jié)約運營成本。對船舶在不同波浪環(huán)境中船舶的阻力性能進行優(yōu)化改進,是提高船舶能效水平和經(jīng)濟效益的重要手段。因此,波浪增阻的預報與分析具有十分重要的意義。本文在前人研究的基礎上,使用課題組開發(fā)的船舶與海洋工程水動力學求解器naoe-FOAM-SJTU,分別對單體船和雙體船在典型規(guī)則波海況下的波浪增阻進行數(shù)值計算與分析。需要解決的問題有:規(guī)則波中迎浪航行波浪增阻隨波浪參數(shù)的變化情況,船體運動與船體固定對波浪增阻的影響,不同長寬比的船型對波浪增阻的影響,雙體船阻力性能隨航速和波浪參數(shù)的變化情況,以及不同片體間距對雙體船波浪增阻的影響。具體內容如下。為了驗證求解器程序的準確性和可靠性,本文首先對KCS標準船型算例靜水阻力進行數(shù)值模擬計算,并將阻力計算結果和流場信息與試驗數(shù)據(jù)進行對比。在此基礎上,以修改過的Wigley船型為對象,驗證不同波浪參數(shù)對波浪增阻的影響。另外,通過計算固定船體自由度來計算波浪繞射增阻,結果表明短波工況繞射增阻占絕大部分比例,而中長波工況的輻射增阻占主導。通過對比在相似波浪條件迎浪航行工況下,肥大船型與瘦長船型的阻力性能的差異,結果表明肥大船在λ/L=1.1~1.3工況下波浪增阻性能優(yōu)于瘦長船。接下來,以代爾夫特雙體船模型為對象,對航速在0.3≤Fr≤0.75范圍內的靜水阻力與航行姿態(tài)進行了計算與分析。在此基礎上,研究雙體船在高航速(Fr=0.7)、惡劣波浪條件下的波浪增阻系數(shù)與垂蕩縱搖運動響應的關系,分析不同波長海況中波浪增阻占靜水阻力的百分比。另外,考慮片體間距對波浪增阻的影響,分別比較大間距H=0.9m、小間距H=0.5m與正常間距H=0.7m雙體船波浪增阻,結果表明在一定的范圍內片體間距越小,片體間干擾作用對阻力性能的不利影響越明顯。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.311

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