本文關鍵詞：帶首升力體復合船型水動力構型研究

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【摘要】：近些年來,隨著船舶技術的迅速發(fā)展,人們對船舶的耐波性提出了更高要求。高性能船舶由于其具有優(yōu)良的綜合航行性能,得到了世界各國研究機構的關注。以升力體船型為代表的高耐波性復合船型,由于其獨特的外形和優(yōu)良的水動力性能,備受研究人員的青睞。本文以CFD數(shù)值計算為主要技術手段,并結合水池模型試驗方法,開展了首升力體、首鰭/尾板與船體水動力相互干擾和匹配研究。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:首先,進行首升力體方案構型設計,開展首升力體水動力數(shù)值預報,并通過變首升力體的長寬比、速度、浸深等參數(shù),深入研究首升力體的升力、阻力和自由面興波等水動力性能,探索其影響規(guī)律,計算結果表明在后續(xù)的研究中,可以利用首升力體產(chǎn)生的興波和船首產(chǎn)生的興波形成有利波系干擾,從而降低船舶興波阻力。其次,結合首升力體水動力影響規(guī)律,開展基于快速性的首升力體與目標船位置匹配研究,并獲得首升力體在目標船上的較佳位置;對首升力體加裝首鰭,開展首升力體、首鰭組合與船體水動力相互干擾與匹配研究,獲得復合初步船型方案;對復合初步船型方案加裝尾板,研究了首升力體、首鰭、尾板組合與船體水動力相互干擾,獲得了復合優(yōu)化船型方案,并對復合優(yōu)化船型方案開展快速性模型試驗,驗證了復合優(yōu)化船型快速性數(shù)值計算方法。最后,基于CFD數(shù)值波浪水池技術,對光體、復合優(yōu)化船型方案在規(guī)則波中的運動響應進行數(shù)值預報與對比分析,結果表明加裝首升力體、首鰭和尾板后,復合優(yōu)化船型產(chǎn)生了較大的縱向力矩,對船舶縱向運動起到了很好的抑制作用,使復合優(yōu)化船型方案的縱向運動響應明顯減小;預報了不規(guī)則波中的減搖效果,結果表明航速越高,復合優(yōu)化船型方案的減搖效果越明顯;并通過規(guī)則波和不規(guī)則波模型試驗,測試得到復合優(yōu)化船型方案的運動響應,驗證了復合優(yōu)化船型耐波性數(shù)值計算方法。
【關鍵詞】：首升力體 水動力相互干擾 靜水阻力 運動響應
【學位授予單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 論文選題的背景及意義9-10
• 1.2 減搖技術的發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 減搖裝置發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 高耐波性新船型發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 升力體船型15-17
• 1.4 船舶粘性流場的數(shù)值模擬17-18
• 1.5 船舶在波浪中的運動理論18-19
• 1.6 數(shù)值波浪水池技術發(fā)展19-20
• 1.7 本文的主要內(nèi)容20-22
• 第二章 基本理論與方法22-27
• 2.1 湍流數(shù)值模擬22-23
• 2.1.1 控制方程22-23
• 2.1.2 湍流模型23
• 2.2 自由面的捕捉23-24
• 2.3 數(shù)值求解方法24
• 2.3.1 離散方法24
• 2.3.2 壓力-速度耦合迭代24
• 2.4 船體運動與流動的耦合24-25
• 2.5 造波與消波25-26
• 2.6 本章小結26-27
• 第三章 首升力體水動力數(shù)值計算研究27-40
• 3.1 計算方法驗證27-30
• 3.2 首升力體水動力數(shù)值計算30-31
• 3.2.1 計算對象30
• 3.2.2 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分30-31
• 3.3 無限水深首升力體水動力性能分析31-34
• 3.4 近自由面首升力體水動力性能分析34-39
• 3.4.1 不同浸深的自由面效應分析35-37
• 3.4.2 不同速度的自由面效應分析37-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第四章 帶首升力體復合船型水動力性能研究40-61
• 4.1 數(shù)值計算方法驗證40-43
• 4.1.1 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分41-42
• 4.1.2 數(shù)值計算結果分析42-43
• 4.2 首升力體與船體位置匹配研究43-49
• 4.2.1 光體主尺度43-44
• 4.2.2 首升力體主尺度44-45
• 4.2.3 復合船型網(wǎng)格劃分45
• 4.2.4 首升力體縱向位置研究45-48
• 4.2.5 首升力體連接支柱研究48-49
• 4.2.6 首升力體垂向位置研究49
• 4.3 首升力體、首鰭/尾板組合與船體水動力相互干擾與匹配49-56
• 4.3.1 首升力體、首鰭組合與船體水動力干擾特性分析50-53
• 4.3.2 首升力體、首鰭、尾板組合與船體水動力干擾特性分析53-56
• 4.4 復合優(yōu)化船型快速性模型試驗56-60
• 4.4.1 試驗工況56-57
• 4.4.2 試驗結果及分析57-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第五章 復合優(yōu)化船型方案耐波性預報61-78
• 5.1 規(guī)則波中運動響應數(shù)值計算61-69
• 5.1.1 網(wǎng)格劃分61-62
• 5.1.2 計算對象描述62-63
• 5.1.3 規(guī)則波計算結果及分析63-69
• 5.2 不規(guī)則波中運動響應有義值預報69-71
• 5.2.1 譜分析理論69-70
• 5.2.2 預報結果及分析70-71
• 5.3 復合優(yōu)化船型耐波性模型試驗71-76
• 5.3.1 測量儀器72-73
• 5.3.2 規(guī)則波模型試驗73-75
• 5.3.3 不規(guī)則波模型試驗75-76
• 5.4 本章小結76-78
• 第六章 結論與展望78-81
• 6.1 結論78-80
• 6.2 展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-88
• 攻讀碩士學位期間學術成果88

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本文編號：835573