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三体船阻力分析及形状因子预报方法研究
| 论文题名： | 三体船阻力分析及形状因子预报方法研究 |
| 关键词： | 三体船;船型;粘压阻力;兴波阻力 |
| 摘要： | 随着现代船舶行业的发展和技术提升，小水线面双体船、三体船和复合船型等高性能新船型越来越受到重视，人们对这些船型的认识不断深入，船型设计和建造技术不断提升，船型性能越来越完善。其中三体船由于具有航速高、耐波性好、甲板面积大和较强的生存能力等优势，所以得到迅速的发展，受到了各国的广泛关注。 阻力成因及成分分析和阻力预报是三体船的船型优化、快速性能提升和优秀船型设计的关键。尤其三体船的三个船体之间存在复杂的兴波干扰，阻力成分与常规单体船不同，弄清其阻力成分及预报方法对准确预报船舶阻力尤其重要。目前主要用二因次法和三因次法进行船舶阻力预报。其中三因次方法需要确定粘压阻力作用的形状因子，由于形状因子假设针对单体船，而三体船通常航速较高，同时，船体之间存在复杂的兴波和粘流场干扰，且三体船的船体之间间距、主体和侧体布局和船型变化都会引起阻力成分和阻力变化，这些变化带来的三体船阻力预报中形状因子有什么特点，针对常规单体船的形状因子选取方法是否实用，三体船的形状因子如何选取等目前较少研究。 本文对三体船阻力及成分进行了预报分析，研讨了传统形状因子确定方法对三体船的不足。从形状因子的定义出发，基于粘性理论预报粘压阻力和摩擦阻力，求解形状因子；基于势流理论预报兴波阻力，结合总阻力和摩擦阻力经验公式确定形状因子。研究了针对三体船型特点的形状因子变化特征及确定方法，研讨了三体船速度和片体布局变化对形状因子的影响及特性。 研究表明，在Fr=0.63时，CFD直接模拟比粘流结合势流方法计算结果的粘压阻力系数大11.95%，总阻力系数大5.31%。三体船片体的纵向位置会对兴波阻力产生较大影响，在中高航速段，片体的横向位置也会对其有显著影响,流体的粘性作用对三体船兴波阻力的影响会随着速度的提高而增大；片体的纵向布局对粘压阻力影响较为显著，当片体位于船舯，超高速段时片体的横向位置对其也有较大影响。形状因子随航速呈现出波动变化，且数值远大于传统方法结果。三体船形状因子的大小和变化规律受其片体布局的影响不可忽视，其中片体的横向布局对形状因子的数值有所影响；随着傅汝德数的增加，纵向布局对形状因子的数值和变化趋势都有较大影响。 |
| 作者： | 杨文博 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 马庆位 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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