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9200TEU集装箱船球首设计优化研究
| 论文题名： | 9200TEU集装箱船球首设计优化研究 |
| 关键词： | 集装箱船;球首结构;船舶设计;CFD计算 |
| 摘要： | 近年来，由于燃油价格的不断上涨，给班轮公司带来了巨大的成本压力。众所周知，少量降低航速将会使主机油耗大幅降低，对于高航速的集装箱船来说更是如此。因此，为了降低燃油消耗，进而节约营运成本，很多集装箱班轮公司都采取了降速航行的措施。但集装箱船的运营航速降低后，原来为高航速运营设计的球首不再适应当前低速航行的趋势，导致船舶在低速航行时阻力反而变大，因此，必须重新针对低航速修改球首设计，降低船舶在低速航行时的阻力，进而达到节约油耗、降低运营成本的目的。在船舶工程领域，船舶阻力性能预报一直都是重点研究的课题。其研究方法主要有模型试验、理论计算以及CFD数值计算等。随着CFD数值计算方法的不断完善，加上计算机软硬件的不断发展，CFD技术在船舶领域的应用已经越来越广泛。目前，CFD已成为船舶阻力性能研究最便利、快捷的工具。 本文以9200TEU集装箱船为研究对象，首先选取一带有试验数据的原型进行验证分析。应用商用 CFD软件 SHIPFLOW对船舶粘性绕流场进行数值模拟，求解雷诺时均Navier-Stokes方程计算船舶阻力各分量，将CFD数值计算结果与模型试验结果进行了对比分析，分析结果表明：CFD数值计算的结果与模型试验结果的误差仅为5.3％左右，验证了SHIPFLOW软件求解船舶阻力的可靠性。然后根据球首设计的基本原则，结合船东的具体需求，针对9200TEU集装箱船，以球首几何参数为变量设计研发了5个不同球首模型。并利用 SHIPFLOW软件分别对5型方案进行了兴波阻力、粘性阻力计算及预报。同时以船舶常用航速区域的阻力最小为优化目标，经过对比分析，确定最优的球首模型。最后，以最终确定的9200TEU集装箱船球首模型为基础制作船模，并进行了模型试验。通过模型试验的结果与SHIPFLOW的计算结果进行对比分析发现，CFD阻力预报结果与船模试验的结果趋势完全一致，在绝对数值上也仅有5%左右的误差，验证了采用CFD软件进行阻力预报，进而完成球首改型设计优化的可行性。根据 CFD计算结果，对总阻力与球首的几何参数进行比较分析，得到了不同航速的球首设计的一些基本原则。本文计算方法及结论可以今后集装箱船型的球首设计提供一定的参考。 |
| 作者： | 尹逊滨 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 胡安康;蒋玮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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