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一种无压载水船型阻力及浮态的数值研究
| 论文题名： | 一种无压载水船型阻力及浮态的数值研究 |
| 关键词： | 无压载水船;船型设计;船舶阻力;船舶浮态;计算流体力学 |
| 摘要： | 为了对船舶压载水带来的海洋污染问题进行有效控制，2004年IMO颁布了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》，在业界引起了一股压载水处理系统的研究热潮。但由于船型差异，压载水处理系统的设计实现不了统一的标准，难以满足各类船型的配装需求。因此，学术界提设计需要从静力学和动力学两大方面，对船舶出了一种“无压载水船”的概念。 新船型的六大特性进行综合分析。当今，船舶性能的研究有试验和计算两大方法。试验方法中，实船试验成本高、周期长，模型试验存在尺度效应问题;计算方法中，经验公式和运动数学模型的计算精确度还有待提高。但是，在高水平计算机技术的背景下，相比较上述方法而言，计算流体力学数值计算则拥有着成本低、周期短、精度高的优点，对于船舶性能研究的实用价值更大。 本文首先在国外无压载水船研究的基础上，将美国贯通流系统中的水流箱改为三纵三横连通管路，将日本Ⅴ型船体改为上U下Ⅴ型船体，经过相互融合后，提出了一种无压载水船设计新思路，并选用巴拿马船型作为研究对象，将设计思路应用其中，利用CAD软件对其型线图进行修改。通过经验公式对改造出的新船型的船型参数进行计算，结果基本符合规范要求，证明了新船型是实际可行的。 同时，本文选用标准化船型一系列60船型作为验证对象，对系列60船型基础上改造出的新船型的快速性和浮性进行了探究。首先，基于CFD方法，选用有限体积法、混合网格技术、SIMPLE算法和RNGκ-ε湍流模型，通过求解RANS方程对船舶阻力和浮态进行数值计算。然后，将系列60船型阻力计算结果与前人试验数据进行比较，结果基本吻合，验证出数值算法的精确性。将新船型阻力和浮态计算结果与系列60船型进行比较，分析出新船型快速性的提高和浮态调整的有效，也分析出新船型结构的变化降低了船舶周围流场对其航行状况的影响。 本文对无压载水新船型的船型参数、阻力和浮态进行了计算，在保证计算精度的前提下，结果基本满足相关设计要求，为研究人员提供了一种无压载水船型设计的参考思路。 |
| 作者： | 王鹏晖 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 洪碧光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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