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内河千吨级货船浅水阻力数值仿真及计算方法研究
| 论文题名： | 内河千吨级货船浅水阻力数值仿真及计算方法研究 |
| 关键词： | 内河航运;船舶阻力;数值仿真;阻力估算 |
| 摘要： | 内河航运在经济发展、资源交换、社会进步等方面发挥着十分重要的作用和优势。作为一种运量大、单位运量污染排放较少的运输方式，其优势符合可持续发展的要求。内河货船是内河航运的主要船型，它在内河航运中发挥出着举足轻重的作用。目前绿色船舶技术全球化的概念得到了广泛的认可，越来越多的国家把研发重点放在了节能环保的低碳船舶技术上。船舶阻力作为最重要的性能之一，由于船舶在浅水航道航行时受到浅水效应影响，其对船舶效能有着很大的影响，所以研究船舶浅水阻力具有很大的工程意义和实用价值。船模实验是研究阻力最重要的方法，能够获得问题定性和定量的解决，但常受到许多条件的制约。随着计算机技术的飞速发展，CFD方法已经越来越广泛地运用到各个领域中，其中利用数值仿真的方法对船舶阻力进行分析和预报倍受青睐。 本文采用计算流体软件 STAR-CCM+研究了船舶在深水和浅水中的船舶阻力仿真方法，制定了合适的计算域大小与网格划分方式，探讨了边界条件与相关求解参数的设置，并依据标准船模进行了数值仿真计算比较，验证了数值仿真方法的可靠性。同时利用MAXSURF软件设计了不同方形系数的内河千吨级肥大型系列船型，建立了相应的系列船体模型。 利用本文所研究的CFD数值计算方法计算了内河千吨级肥大型系列船型在不同水深下的船舶阻力，比较了船舶在深水和浅水下阻力的差异，研究了船行波在不同水深时的变化情况。将阻力仿真结果进行归纳整理和计算，得出了不同情况下的剩余阻力系数，从而生成剩余阻力系数和傅汝德数的关系图谱。 为了实现了更快地预报船舶阻力，本文基于 MATLAB编程工具，在内河千吨级系列货船剩余阻力图谱的基础上编写了阻力计算程序。该阻力计算程序包括了摩擦阻力、剩余阻力和总阻力三个计算模块，在每个对应模块中输入相关计算参数，执行对应的程序源代码指令，可以快速计算出指定参数情况下的阻力值，并且实现了自动生成报告的功能。 本文所得的剩余阻力系数图谱及开发的阻力计算程序，对该类船型的阻力研究具有一定的参考价值，可为该类船型的阻力估算提供快捷途径。 |
| 作者： | 徐晓森 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 谢云平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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