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基于阻力性能的侧壁式气垫船大型化研究
| 论文题名： | 基于阻力性能的侧壁式气垫船大型化研究 |
| 关键词： | 侧壁式气垫船;垫升系统;船模试验;阻力性能 |
| 摘要： | 侧壁式气垫船结合了全垫升气垫船及普通双体船的优点，速度快、稳性好、功耗低。且由于其甲板面积大，更易于向大型化发展。但是侧壁式气垫船在向大型化发展的过程中也遇到了一些问题。第一，首气囊的增大使得首部气封阻力急剧增加，严重影响了船体的阻力性能；第二、大型化后，由于船长增加，在相同速度下 Fr相对减小，使得船体越峰困难，首部堵水及飞溅现象严重，造成附加的阻力增量，且耦合运动加剧，船体稳定性变差；第三、由于气垫面积增大，使用风机直接向气垫内充气可能会导致压力分布不均，气体泄漏。 为了解决以上问题，本文对传统侧壁式气垫船做出了以下改动：首先，去除首气囊以避免过大的气封阻力增量；其次，在船底增加垂向分割翼。当船体埋首时，该垂直翼入水将提供一定的垂向浮力，以弥补去除首气囊导致的垂向抬首力矩不足的问题，保证了船体航行的稳定性。同时，减弱了气体泄漏，避免了附加阻力的产生。最后，垫升系统使用增压室式，空气由增压室经出气孔进入气垫内，保证了气垫系统足够的压力和流量储备。由于该侧壁式气垫船船型较传统侧壁式气垫船有了较大改变，为了研究其阻力性能，本文主要做了以下工作： 首先，由于所研究的侧壁式气垫船并无先例，在此以传统侧壁式气垫船为参照，对该侧壁式气垫船各要素对阻力性能的影响进行了分析，并基于理论计算得出气垫长宽比与阻力性能的关系，从而初步确定了该船船型。 其次，基于改进方案进行模型试验，并记录了不同工况下的阻力、升沉、纵倾角及增压室和垫升舱室的压力，分析了垫升系统及垂向分隔翼对阻力性能的影响；同时通过改变充气流量、出流面积等，得到气垫压长比对该侧壁式气垫船阻力性能影响的规律。 最后，通过 CFD技术进一步分析该新型侧壁式气垫船阻力性能。通过观察该软件对流场细节的捕捉，以及对比数值计算值与试验值，验证了数值计算的精度及可行性。在此基础上，通过改变首部气封装置形式，即使用一束高速气流代替柔性气封来封闭垫升舱室内气体，以达到减小阻力、削减阻力峰目的。同时，验证了不同喷口面积、喷气角度、喷口位置及气流速度对减阻能力的影响，为进一步地船型研究提供了参考。 |
| 作者： | 冯榆坤 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 邹劲;王沛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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