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原文传递三体船粘压阻力研究

论文题名：	三体船粘压阻力研究
关键词：	高速三体船;细长体理论;预报模型;粘压阻力;数值模拟
摘要：	作为一个新船型，近年来，三体船以其优异的性能得到了越来越多的关注。在三体船新船型开发的过程中，阻力预报是一个非常重要的过程。　　试验表明，粘压阻力是阻力预报中不可忽视的部分。然而学术界通常采用经验公式的方法，通过换算确定形状因子，进而估计粘压阻力。这种方法的不足是傅汝德数在0.1～0.2范围内适用，但是在高速段的准确性就不够了。　　本文采用数值模拟与模型试验相结合的方法，通过变换三体船侧体位置，并与单体船进行对比，来研究一艘三体船的粘压阻力问题。　　基于细长体理论对方尾三体船的兴波阻力系数进行了计算。细长体理论方法的优点是计算时间步长取值较小，网格划分简单，同时运算省时、结果精确。考虑到中高速段三体船航行姿态变化显著的特点，在计算中计及升沉(sinkage)与纵倾(trim)对兴波阻力的影响。三体船侧体相对于主体可以有横向、纵向不同的摆放位置，称为三体船的构型。通过模型阻力试验的方法测量不同构型三体船在静水中的总阻力，用经验公式根据测得的总阻力计算出摩擦阻力系数，运用二因次换算法计算得到剩余阻力系数。将剩余阻力系数曲线与兴波阻力系数曲线放在一张图上可以发现，剩余阻力系数与兴波阻力系数之间总存在着一个差值。根据休斯对阻力的划分，将其归结于因水的粘性产生的存在于高速、方尾的三体船产生的粘压阻力，根据阻力之间的关系换算得出粘压阻力系数。通过对结果的分析发现，三体船不同的侧体位置会影响粘压阻力的变化，三体船的粘压阻力存在多个峰值谷值的现象，并且不同构型三体船粘压阻力的大小都在0.5×10-3至1.4×10-3之间，且在低速段Fr=0.3左右达到峰值，由此推测，在实际应用中如果知道三体船侧体的位置，就可以大致掌握其粘压阻力的变化规律，并简单估计三体船在某航速下的粘压阻力系数。　　为了与三体船的粘压阻力相比较，本文后半部分对单体船的粘压阻力进行了研究。研究发现，单体船的粘压阻力是单峰单谷的，与三体船相比，单体船的粘压阻力更有规律一些。　　通过研究表明:三体船的粘压阻力不可忽视。主体与侧体间的相互作用会影响到三体船的粘压阻力，因此三体船的粘压阻力不仅与船体形状关系很大，而且与三体船的侧体位置有很大关系。通过对三体船船型的判断，可以根据经验简单估计某航速下的粘压阻力系数。
作者：	李柯
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	宗智
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文