详情

原文传递江海直达船型优化及研究

论文题名：	江海直达船型优化及研究
关键词：	江海直达船型;数值计算;优化设计;流体动力学
摘要：	近年来随着国内外航运行业的快速发展,从而研究性能优良的江海直达船型成为我国内河航运的一个重要部分,也是经济发展的需要。在传统江海直达船型的要求上,要求现有江海直达船型更加节能减排且具有更优越的经济性和适航性。江海直达货船由于从其经济性方面考虑,方形系数一般较大,属于一种低速肥大船型。从阻力的角度出发,这类船型的丰满线型、大湿表面积、傅氏数低,导致了其粘性阻力在总阻力中占较大比例。在其伴流成分中,由兴波引起的伴流所占比例较小,摩擦伴流是其主要成分,再次是势伴流,因此兴波伴流和势伴流在数值模拟中可以忽略不计;本文依托国家工信部项目—“江海直达多用途船换代开发”主要针对江海直达船型的首部砰击,舭涡等问题展开研究。选取某母型,在这基础上针对首型砰击,舭涡等问题进行不同方案的修改修改,然后测试其改型后的水动力性能较原型的变化。　　目前用于测试船体周围流场改变的方法主要有两种:试验测试、流体动力学数值模拟(CFD)。而CFD除了对流体流动的系统所做的计算和分析之外,还可以通过计算机数值计算和图像显示,更加形象的显示流场细节,以便我们更直观的获得流场信息。随着计算机硬件及CFD软件技术的发展,CFD在船舶研究中的地位日渐上升,主要原因是:船舶CFD不需要专门的装置和试验设备;可以减少或不进行费时费力的船模试验;可以从计算结果中获取任何我们想要的流场细节以及进行多次“试验”;从而分析船型改变对性能的影响,进行多方案设计和船型优化设计可以便利水动力性能及局部流场的分析比较;从避免“尺度效应”的角度出发,船舶CFD直接用于实船性能预报效果更好。　　本论文主要针对江海直达船型的船首舭涡、砰击等问题修改首型。首型1主要从减小湿面积角度出发,将原型首部改为S型球鼻首。首型2从减小舭涡角度出发,根据原型计算结果,将原型进水角改小,适当加宽1500等水线的船首部分,从而阻止首部船侧水流绕向船底。首型3从改善船首砰击效果的角度出发,将首部改成V型,并适当向下突出,减小首部入水高度从而减小了入水速度。然后对原型和改型的粘性流场进行数值模拟。最后归纳改型以后船型的优劣,并总结改型经验。计算结果表明,首型1相对原型由于湿面积的减小,摩擦阻力得到改善,但是粘压阻力系数却有所增大。首型2舭涡得到明显改善,粘压阻力系数、粘性阻力系数以及船体动压分布相对原型改善较大。首型3在粘压阻力系数、粘性阻力系数以及船体动压分布方面也得到了一定改善。从砰击载荷估算结果看来,首型3并没有得到改善。其主要原因可能是首型3主要从改善入水角度和入水速度着手改善砰击效果,由于不能具体确定每个模型的入水速度,所以估算全部采用相同的入水速度进行,从而减小了首型3砰击的估算优势。
作者：	潘冬华
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	陈克强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文