發(fā)布時(shí)間：2017-12-06 11:33

  本文關(guān)鍵詞：單體船和雙體船波浪增阻的數(shù)值計(jì)算分析

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【摘要】：近年來,出于提高經(jīng)濟(jì)效益和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的雙重要求,針對(duì)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(shí)際航行時(shí),船體在波浪中所受到的阻力會(huì)有所增加,即波浪增阻。波浪增阻會(huì)導(dǎo)致額外的燃料消耗和失速現(xiàn)象,對(duì)其快速性和耐波性產(chǎn)生了消極影響。因此,對(duì)于未來新船型的設(shè)計(jì),有必要考慮到船舶在實(shí)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(yùn)營成本。對(duì)船舶在不同波浪環(huán)境中船舶的阻力性能進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),是提高船舶能效水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。因此,波浪增阻的預(yù)報(bào)與分析具有十分重要的意義。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,使用課題組開發(fā)的船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)求解器naoe-FOAM-SJTU,分別對(duì)單體船和雙體船在典型規(guī)則波海況下的波浪增阻進(jìn)行數(shù)值計(jì)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(yùn)動(dòng)與船體固定對(duì)波浪增阻的影響,不同長寬比的船型對(duì)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(duì)雙體船波浪增阻的影響。具體內(nèi)容如下。為了驗(yàn)證求解器程序的準(zhǔn)確性和可靠性,本文首先對(duì)KCS標(biāo)準(zhǔn)船型算例靜水阻力進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,并將阻力計(jì)算結(jié)果和流場信息與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在此基礎(chǔ)上,以修改過的Wigley船型為對(duì)象,驗(yàn)證不同波浪參數(shù)對(duì)波浪增阻的影響。另外,通過計(jì)算固定船體自由度來計(jì)算波浪繞射增阻,結(jié)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(dǎo)。通過對(duì)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(jié)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(duì)象,對(duì)航速在0.3≤Fr≤0.75范圍內(nèi)的靜水阻力與航行姿態(tài)進(jìn)行了計(jì)算與分析。在此基礎(chǔ)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(yùn)動(dòng)響應(yīng)的關(guān)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(duì)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(jié)果表明在一定的范圍內(nèi)片體間距越小,片體間干擾作用對(duì)阻力性能的不利影響越明顯。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.311

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本文編號(hào)：1258473