【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和海洋資源爭(zhēng)奪日趨激烈,高性能船舶扮演著越來越重要的角色,三體船作為高性能船的代表之一,以其眾多優(yōu)點(diǎn)脫穎而出,針對(duì)其優(yōu)秀的阻力性能,能否還有升級(jí)改造的空間是船舶學(xué)者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題。在目前應(yīng)用于方尾型高性能船的節(jié)能附體中,應(yīng)用最為廣泛且效果較好的有尾導(dǎo)流板和尾阻流板兩種,本文針對(duì)一艘中體為方尾的三體船型安裝兩種尾部附體,進(jìn)行模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,探討這兩種附體對(duì)三體船的水動(dòng)力影響。本文通過調(diào)查三體船阻力性能研究方法以及兩種方尾節(jié)能附體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,確定本論文的主要研究?jī)?nèi)容和方法:首先采用模型試驗(yàn)的方法,對(duì)安裝尾阻流板和尾導(dǎo)流板對(duì)三體船造成的宏觀物理量進(jìn)行研究,觀察試驗(yàn)現(xiàn)象,總結(jié)相關(guān)規(guī)律;然后通過數(shù)值模擬的方法對(duì)微觀流場(chǎng)細(xì)節(jié)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,探索安裝兩種附體對(duì)三體船的阻力性能影響的機(jī)理。首先分別對(duì)有無安裝附體的三體船進(jìn)行模型試驗(yàn),確定安裝附體的減阻效果,通過改變不同的尾阻流板和尾導(dǎo)流板的尺寸,研究其對(duì)三體船阻力性能的影響的變化規(guī)律;然后采用計(jì)算流體力學(xué)軟件討論船身表面網(wǎng)格尺寸以及湍流模型對(duì)阻力預(yù)報(bào)的精度影響,并從實(shí)際物理現(xiàn)象對(duì)比以及表面興波等方面驗(yàn)證數(shù)值的可行性,對(duì)于數(shù)值計(jì)算的不確定度也進(jìn)行了相關(guān)分析;最后基于選用的網(wǎng)格劃分方案和物理模型等數(shù)值計(jì)算相關(guān)參數(shù),對(duì)應(yīng)模型試驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬,從分析安裝附體對(duì)航行姿態(tài)、船體周圍及方尾后的粘性流場(chǎng)、船身表面壓力分布和流線分布的影響等方面,對(duì)兩種附體對(duì)三體船的阻力性能影響機(jī)理進(jìn)行研究。此外,論文為探討安裝附體帶來的航行姿態(tài)變化對(duì)三體船的阻力性能的影響,設(shè)計(jì)固定模方案,采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行相關(guān)分析。通過本研究,發(fā)現(xiàn)安裝兩種附體均會(huì)帶來三體船的航行姿態(tài)、船身周圍及方尾后方興波、船身表面壓力、流場(chǎng)分布等方面的變化,但影響程度并不相同;發(fā)現(xiàn)一定情況下尾阻流板和尾導(dǎo)流板會(huì)提高三體船的阻力性能;安裝兩種附體造成減阻機(jī)理主要是改善船舶尾部流場(chǎng),增加其虛長(zhǎng)度進(jìn)而降低興波阻力,而帶來三體船航態(tài)變化對(duì)阻力的影響不明顯。
【圖文】：

體船細(xì)長(zhǎng)的船體不利于舾裝，導(dǎo)致內(nèi)部空間利用率較低，，浪費(fèi)資源。但是總體上來說，三體船優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)勝其弊端，能滿足許多苛刻的船舶需求，是大有潛力的一種新型船舶。1.2.2 三體船的實(shí)船案例英國(guó)設(shè)計(jì)建造的 “海神號(hào)”三體試驗(yàn)艦為三體船發(fā)展的一座里程碑，該船并于 200年 3 月份下水，由位于英國(guó)南安普敦的沃斯珀·桑尼克羅夫特公司建造[18]，“海神”號(hào)水線長(zhǎng) 91 米，型寬 22.5 米，是世界上第一艘電動(dòng)三體演示艦，但海神號(hào)建造過程中也暴露了如：成本高、重量難控制、內(nèi)部空間狹小等問題。海神號(hào)雖未成為新型三體船戰(zhàn)艦的鼻祖，但其進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)為后續(xù)的三體船建造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。后來 2005 年，澳大利亞建造了 127 m 長(zhǎng)的小側(cè)體高速三體船 Benchijigua Express是三體船作為民用的案例之一，該船可以同時(shí)搭載乘客和車輛，載重 1141 t，服務(wù)航速38 節(jié)。2008 年美國(guó)三體近岸戰(zhàn)艦 USS Independency(“獨(dú)立號(hào)”)LCS-2[19]建成，這艘三體船是著名的三體船服役軍艦之一。

（a）“北救 143 號(hào)” （b）“南救 511 號(hào)”圖 1.2 三體船軍艦（中國(guó)）在民用船舶中，競(jìng)速船舶方面，三體船大放異彩，“中國(guó) 青島”號(hào)[20]（圖 1.3a）三體船是一艘競(jìng)技帆船，該船長(zhǎng) 29.7 米，寬 16.5 米，該船是一艘國(guó)際航海界公認(rèn)的一艘集簡(jiǎn)潔、高效、堅(jiān)固于一體的超級(jí)帆船，目前擔(dān)任該船的船長(zhǎng)為具有“中國(guó)職業(yè)帆船第一人”之稱的郭川。 “Nacif”號(hào)（圖 1.3b）也是一艘競(jìng)技帆船，在 2015 年的世界上最快的帆船競(jìng)速賽之一“Transat Jacques Vabre”比賽中，狂甩第二名 88 英里。此外，一艘名叫“地球競(jìng)速”的三體船，創(chuàng)造過全新的快艇環(huán)游地球記錄，該船為阻止日本捕鯨船捕鯨，勇敢地撞了上去、最終沉沒……知名國(guó)際反捕鯨環(huán)保組織“海洋守護(hù)者”為此又建造了一艘反捕鯨船“哥斯拉”號(hào)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661.311

【參考文獻(xiàn)】

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1 張小語;王勇森;;“中國(guó)·青島”號(hào)完成北冰洋探險(xiǎn) 郭川船隊(duì)創(chuàng)造紀(jì)錄回歸母港青島[J];走向世界;2015年42期

2 謝宜;;穿浪雙體船尾板減阻數(shù)值分析[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

3 董文才;姚朝幫;;中高速深V型船阻力預(yù)報(bào)方法及尾板減阻機(jī)理[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年07期

4 王中;盧曉平;詹金林;;高速三體船的水動(dòng)力學(xué)和船型研究新進(jìn)展[J];船舶力學(xué);2011年07期

5 高月;;LCS-2“獨(dú)立”號(hào)瀕海戰(zhàn)斗艦[J];艦載武器;2010年05期

6 吳有力;肖亮;;垂向可調(diào)尾板在尾流場(chǎng)中有限元分析[J];中國(guó)艦船研究;2007年03期

7 程明道,劉曉東,吳乘勝,張建武;高速排水型艦船加裝尾板的節(jié)能機(jī)理[J];船舶力學(xué);2005年02期

8 鐘志宏;三體船的七大特點(diǎn)[J];當(dāng)代海軍;1999年04期

9 姜次平;船舶阻力的三因次換算方法[J];船舶工程;1986年01期

10 邵世明,王云才;尾壓浪板對(duì)高速艇阻力性能的影響[J];中國(guó)造船;1981年01期

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1 孫樹政;趙曉東;李積德;;加裝尾板單體復(fù)合船阻力與耐波性模型試驗(yàn)分析[A];第二十七屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集（上冊(cè)）[C];2015年

2 黃德波;周廣利;鄧銳;;關(guān)于船舶阻力阻力性能試驗(yàn)結(jié)果換算的1+K問題[A];2013年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

3 黃德波;;近年我國(guó)船舶阻力方面的若干研究[A];七屆更迭 三十回眸——第七屆船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)全體會(huì)議論文集[C];2010年

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1 倪崇本;基于CFD的船舶阻力性能綜合研究[D];上海交通大學(xué);2011年

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3 鄧銳;阻流板對(duì)雙體船水動(dòng)力性能影響的數(shù)值研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 周廣利;三體船型阻力預(yù)報(bào)、優(yōu)化與系列性試驗(yàn)分析研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

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4 王軼賡;高性能船總體性能計(jì)算方法研究[D];大連理工大學(xué);2014年

5 黃技;高速船舶阻流板降阻機(jī)理分析[D];大連海事大學(xué);2013年

6 董哲;復(fù)合型小水線面三體船阻力及縱向運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 趙超;阻流板和導(dǎo)流板對(duì)滑行艇阻力性能的影響研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 王盟;三體船及加導(dǎo)流板的阻力預(yù)報(bào)方法和性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

9 馬超;阻流板和尾壓浪板對(duì)滑行艇阻力性能影響[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2693963