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基于正交法的三体船侧体典型构型与布局优化方案研究
| 论文题名： | 基于正交法的三体船侧体典型构型与布局优化方案研究 |
| 关键词： | 三体船;计算流体力学;田口正交试验设计;侧体参数;数值水池;布局优化 |
| 摘要： | 现代高速三体船以其良好的快速性和船舶稳性、优异的阻力性能和宽敞的露天甲板等特点而被广泛研究。三体船侧体的存在提高了船舶稳性，也使得侧体和主体之间的连接部分的可利用甲板面积增大。与等效单体船相比，三体船片体较小，造价较低，性能方面有质的提高，尤其在降低兴波阻力方面有得天独厚的优势。护卫舰一类的高速三体船其主体的修长度系数比类似的单体船要长20％，宽度减少25％，水线面更瘦长，有利于减小兴波阻力。侧体本身线型和侧体位置的布置对船体产生的流场有很大影响，侧体线型的合理设计和侧体位置的合理布置能够使三个片体产生的兴波相互叠加消除，最大程度减小兴波阻力。同时侧体的排水量对船舶摩擦阻力和三个片体之间的兴波干扰也有较大影响。 本文对船舶阻力理论及计算方法进行了相关学习，主要包括:经验方法、船模实验和数值模拟方法。其中对CFD（Computional Fluid Dynamics）计算流体力学的数值模拟方法在船舶粘性流场及阻力计算方面的运用进行了重点研究，并基于CFD方法对Wigley船型的绕流场进行数值模拟，将阻力结果和已有的船模实验数据对比分析，得到合适的CFD网格划分方式和相关计算的参数设置，为三体船的数值模拟计算提供参考。 在研究了田口正交试验设计方法的基础上，对三体船侧体构型和布局参数:侧体横剖面构型、排水量、横向位置和纵向位置等因素进行参数方案的优化选取，建立了5个因素（包括一个误差项）4个水平的L16(45)正交表，得到共16组试验方案，在保证了方案选取科学性的同时，也极大减少了试验时间和资源消耗。针对16组方案进行数值模拟计算，采用正交设计的极差和方差分析方法对三体船总阻力影响因素及其相关程度进行研究，得到基于最小总阻力的三体船侧体优化参数，探讨了一种三体船侧体参数优化方法。 通过对数值水池的相关理论内容学习，重点研究了摇板造波实现方法和源项消波相关技术，进行二维数值水池的数值模拟并收到良好造波效果，在此基础上对Wigley船型在三维规则波中的运动进行数值模拟，验证了三维数值水池的可行性，为今后研究三体船在波浪中的运动奠定基础。 |
| 作者： | 张雷 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张佳宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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