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原文传递小水线面双体船纵向运动耐波性研究

论文题名：	小水线面双体船纵向运动耐波性研究
关键词：	小水线面双体船;纵向运动;耐波性能;阻力性能
摘要：	近年来，随着海洋经济的快速发展和海洋资源利用的逐渐深入，对船舶各项性能的要求都有了提高，船舶耐波性便是很重要的一项性能指标。小水线面双体船作为一种高性能船舶，在波浪中优秀的耐波性和较小的波浪增阻、宽阔的甲板使用面积、便于模块化建造的优点受到船东的青睐。由于小水线面双体船的特殊结构，在航行中会产生剧烈的纵向摇动,精准预报小水线面双体船的纵向运动响应十分重要。目前针对小水线面双体船的潜体形状优化，提高其阻力和耐波性性能是研究领域的热点。　　本文基于计算流体力学方法建立数值水池，对SWATH-6A船的静水阻力性能进行模拟，计算得到的阻力曲线与试验数据吻合良好，最大误差为2.09%，证明了计算流体方法计算船舶阻力的准确性和可靠性。基于三维势流理论，只考虑稳定鳍的流体动升力和惯性力以及船舶阻尼的作用，计算了船舶在规则波中零航速和固定航速下的幅值响应算子曲线，并与切片法和试验数据进行比较，三维势流理论的计算曲线与试验数据吻合良好，验证了三维势流理论计算方法的准确性与可靠性，为后文的研究提供了可靠性依据。　　本文以SWATH-6A为母型船，在保证船舶排水量和水线面形状不变的情况下，研究小水线面双体船潜体的弯度对阻力和纵向运动性能的影响，以NACA0008、1408和2408为中纵剖面形状，建立了三种不同的模型，命名为Model#1~3。采用计算流体力学方法对四种小水线面双体船模型的静水阻力，选取Model#1~3中最佳静水阻力性能的模型，计算了设计拐点航速的波浪增阻性能，并与SWATH-6A对比，发现SWATH-6A的静水总阻力曲线和剩余阻力曲线在Fr=0.340~0.397阶段内明显减小，出现有利的兴波干扰；三种模型中Model#2的静水性能最好，与SWATH-6A相比，Model#2的波浪增阻响应系数小，阻力振动幅值小，在波浪中的阻力性能优于SWATH-6A。　　本文采用AQWA-Diffraction模块计算四种模型在规则波的迎浪状态下，零航速和17.5kn航速的垂荡幅值响应算子和纵摇幅值响应算子，通过对比发现新建立的三种模型的纵向运动性能优于SWATH-6A，有航速时的纵向运动响应峰值明显比无航速时的峰值要小。采用AQWA-Response模块，通过JONSWAP海浪谱模拟我国近海3、4、5级海况的随机海浪分布情况，通过谱分析的方法，计算出迎浪状态下四种模型在零航速和17.5kn航速的纵向有义运动值和纵向有义加速度值，对比运动幅值和加速度幅值的有义值，发现小水线面双体船的纵向运动响应在高海况下依然满足耐波性要求，且有很高的舒适性；Model#2的垂荡响应算子和纵摇响应算子以及不规则波浪中的运动预报比SWATH-6A更好，说明潜体的弯度对小水线面双体船的耐波性有影响。　　通过对比发现，Model#2的纵向运动响应性能和波浪阻力性能都比SWATH-6A优秀，为后续的船型优化打下了基础，也提供了新的小水线面双体船型线设计思路和方案。
作者：	牛杰
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	李铁骊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2021