基于船舶兴波能量守恒的形状因子算法

为了拓展传统的根据船模阻力试验数据确定形状因子计算方法的适用测量速度范围,文章提出了基于船舶兴波能量守恒的形状因子计算方法。该算法以兴波阻力系数的理论近似表达式取代ITTC（1978）方法的兴波阻力系数近似表达式,采用梯度下降最优算法对船模阻力试验数据进行数值拟合计算求得形状因子。以4250 TEU集装箱船作为算例,将文中算法同传统的普鲁哈斯卡法和ITTC（1978）方法的计算结果进行了比较,验证了该算法的合理性和精确性。     

船体形状因子的数值分析

进行低速下的船舶缩尺模型的阻力试验,将总阻力视为黏性阻力,获得船体形状因子(1+k),用于实船总阻力的预报,考虑到在低速下仍会存在兴波阻力的影响,采用商业CFD软件以叠模的数值模拟方法分别对某KCS、散货船、高速单体船船模进行船体形状因子的计算,并将数值模拟结果与模型试验获得的船体形状因子进行对比,结果表明,采用数值模拟的方法获得船体形状因子是可靠。     

典型油船船模静水阻力CFD计算策略探讨

选取多艘航运市场常用的典型油船系列船型为研究对象,采用商业软件对其船模静水阻力性能进行数值计算研究,探索针对肥大型船阻力性能数值计算方法.研究中,对全局网格尺度、首尾网格尺度、时间步长和边界层网格高度等参数进行变化调整,确定船舶阻力数值计算中对计算结果影响较大的关键因素,得到计算结果与关键参数之间的变化关系,将计算结果与模型试验结果进行对比分析,总结出相应参数的最佳取值范围,形成针对油船的船舶静水阻力数值计算方法,为今后解决油船船舶阻力数值预报问题做有益探索.     

船舶在浅水域横向停靠运动粘性水动力计算

研究船舶在浅水域的低速横向漂移运动对研究船舶停靠运动特性具有重要意义.船舶停靠通常是一个低速慢漂的过程,在这个过程中,由于船舶特定的运动形式和几何形状,粘性水动力起主要作用,而兴波很小,其影响可以忽略,可以将自由面作为刚壁处理,从而使问题简化并大大减小数值计算的计算量.文中以标准Wigley船型为对象,对船舶在浅水中横向漂移运动的粘性流场和水动力进行了计算.为了得到准确、稳定的计算结果,分别选取了不同的计算区域、网格数量和湍流模型进行计算,并将计算结果与他人的计算结果和模型试验结果进行了比较,确定了模拟船舶低速停靠运动粘性流场的有效的数值方法.     

应用计算流体力学进行VLCC船型的线型优化

应用计算流体力学(CFD)的计算结果对VLCC船进行了线型优化工作。首先按照航线、总布置的要求,确定了一初步线型,然后两个不同的首部备选线型和两个尾部备选线型共组合成了4个VLCC线型方案。根据势流理论的计算结果进行首部线型选优;根据求解雷诺时均的RANSE方程的计算结果进行尾部线型选优。在首部线型的比较中主要应用了波形分布图、波高图、沿船体表面的压力分布等流场信息,在尾部线型的比较中通过桨盘面处的轴向伴流分布和形状因子,来判断后体线型的优劣。最后通过模型试验验证了选优的线型方案的快速性。     

超大型油轮进靠洋山港码头操纵方法探讨

鉴于洋山港在上海国际航运中心建设的地位及超大型船舶航行与应急条件有限的实际情况,超大型油轮(Very Large Crude Carry VLCC)进靠该港口石油储运码头存在很多不确定的因素和风险.为了确保港口设施和船舶的安全,根据港口的实际情况和引领超大型船舶的经验与体会,就VLCC在洋山港航行和靠离操纵方法进行论述,强调了此类船舶在航行与靠离作业的注意事项.同时,结合引领VLCC"枫林湾"轮的深切体会,对洋山港石油储运码头附近的安全保证和VLCC安全靠泊的时机等进行了探讨.     

VLCC波浪中操纵性数值预报与自航模试验验证

超级油轮(VLCC)由于其自身惯性大、方形系数大等特点,其操纵性与一般的大型船舶存在很大差异,因此对其操纵性特别是波浪中的操纵性进行研究就显得尤为重要。目前国内鲜有研究人员对不同波陡、初始浪向角下VLCC波浪中的操纵性进行详细和深入研究,本文采用一种新型自航模系统的操纵性试验和数值模拟的方法对不同波陡规则波下VLCC波浪中的操纵性能进行了研究。在试验中,通过改变波浪参数,重点研究分析了不同波陡、初始浪向角对VLCC操纵性的影响,并与数值模拟进行比较,结果吻合良好。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图。最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴。     

基于CFD的内河自航绞吸挖泥船阻力计算及分析

自航绞吸挖泥船在疏浚工程中具有广泛应用,船身常设有大型开槽用于特殊设备的装载。利用CFD方法进行某2000m3/h绞吸挖泥船的深水阻力计算,该船为内河超大型船舶,船身肥大。计算中考虑自由面的影响,比较不同航速下的阻力值与模型试验值,CFD数值模拟结果较为理想,证明了CFD技术在这类船舶阻力预报方面的适用性,可在进一步的深入研究之后部分取代船模试验。     

基于CFD与三因次法结合的低速多用途船的阻力预报

为了实现对低速多用途船舶的阻力性能进行准确预报,提出将基于CFD的数值模拟与三因次法相结合的总阻力预报方法,采用Solidworks三维软件对某低速多用途船进行三维建模,依据Gambit软件对模型进行流域划分和网格划分,应用CFD理论选取合理的湍流模型和求解方法进行数值模拟计算,得到对应航速下船模的总阻力值系数,根据普鲁哈斯卡假设和三因次方法,利用最小二乘法拟合形状系数,进而计算出实船的总阻力,并且分析数值模拟的速度云图.最后与传统阻力估算方法-艾亚法进行比较,说明本文采用的阻力计算方法是可行性,给今后低速多用途肥大型船的阻力研究提供借鉴.     

关于解船舶浮态问题的矩阵方法

本文给出了数值解船舶浮态方程组及其反问题,即按倾斜试验确定船舶重心坐标的矩阵方法。 三个算例表明,本文给出的方法是实用和有效的,不仅可以用于解平面问题,而且也可以用于解空间问题;不仅可以用于计算完整船舶浮态,而且还可以用于计算破舱船舶浮态。     

数值计算在VLCC船上层建筑的振动特性研究

超大型原油船(VLCC)是一个国家非常重要的战略船舶,由于我国在VLCC船舶设计和制造方面起步较晚,与世界先进水平还有一定的差距。VLCC船舶的振动问题一直是船舶工业领域需要解决的重点,由于VLCC船舶的上层建筑质量大、体积大,与船舶产生的共振可能会引起严重的事故。本文针对这一问题,分别对VLCC和甲板上层建筑进行振动特性分析,重点研究了VLCC上层甲板的固有频率和振动变形,最后基于Ansys有限元仿真软件,对VLCC船舶的上层建筑进行振动特性仿真。     

关于m-项及三维船舶在波浪中运动的一种数值计算方法(英文)

文章提出一种基于Rankine源分布的三维船舶运动数值计算方法。该方法可求解定常及非定常的船舶兴波势流场。自由表面条件利用迭模解进行线性化,而物面条件中包含了m-项。由于m-项是定常速度势的物面二阶导数,数值计算有一定困难。文中使用一种直接数值差分方法计算m-项。文中也提出一种满足远方辐射条件的数值差分方法。船舶的下沉和纵倾则通过迭代求解稳态兴波问题获得,从而确定船舶在有航速时的湿表面再进行耐波性计算。该方法的计算与现有模型试验进行了比较,结果令人满意。     

基于CFD的船舶形状因子随缩尺比及弗劳德数变化规律分析

针对实船阻力预报误差较大的问题,采用CFD软件Fluent分析某大型货船形状因子的变化规律,验证计算方法的准确性,采用叠模计算确定不同缩尺比及弗劳德数时船舶形状因子,结果表明,基于Fluent计算得到的船模阻力与模型试验结果基本吻合,计算方法准确;船舶形状因子(1+k)随缩尺比减小而增加,随弗劳德数增加而增加,主要是由于摩擦阻力占比减小,k值增大。说明实验室在实船阻力换算时对于不同速度均采用同一k值是不合理的,这也是阻力预报存在较大误差的原因之一。     

水面船形状因子的CFD计算研究

本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究.为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器.针对KVLCC2、KCS和"育鹏"轮三种典型船型,开展水面船形状因子CFD计算研究,并对计算结果进行了不确定度分析.结果表明,形状因子CFD计算结果以较高水平通过了不确定度分析的验证和确认,说明求解器较好地解决了关键局部区域低质量网格带来的问题,能够以较高的精度计算水面船形状因子.     

超浅吃水肥大船舶首部线型优化

通过模型试验研究球鼻形状对内河超浅吃水肥大船舶阻力性能的影响,试验结果表明球鼻形状的改变可以对阻力产生约3%的影响.采用湍流模型计算模拟了船舶首部流场,流场变化充分反映了首部线型的变化,计算结果与试验结果是一致的,说明计算是可靠可信的.     

船舶进水条件下的人员疏散风险评估

为降低船舶进水环境下的人员应急疏散风险，提高船舶总布置设计的安全性，基于SOLAS2020概率破损稳性计算方法确定船舶进水危险区域，根据国家海事总局公布的碰撞事故报告数据，采用蒙特卡罗法对船舶破口形状和位置进行抽样，确定风险分析场景，采用计算流体动力学进水数值模拟与人员疏散仿真耦合的方法评估风险后果，构建一种船舶进水条件下的人员疏散风险评估方法。以某大型船舶为例开展船舶进水环境下的人员应急疏散量化风险分析，结果发现，根据风险评估结果，通过增加分舱指数A修正水平舱壁纵向布置位置，可降低应急风险，提升船舶总体设计的安全性。     

超大型油船冰区靠泊关键技术——以大连长兴岛恒力石化码头为例

以往渤海内超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC)冰区靠泊作业研究大多是基于操作经验开展的,缺乏普遍的实践指导意义,为从理论上解决这一问题,运用冰的弹性模量与冰的体积之间的换算关系,建立船舶与码头之间冰体积计算的数学模型,并结合船舶转新航向距离的算法,解决VLCC冰区靠泊的两项关键技术,即:为减少船岸间隙冰量,求取船舶应采取的最佳入泊角度;拖船推力等于冰阻力时,计算船舶与码头的极限横向距离,并据此确定靠泊转向过程中的最晚施舵点,从而为解决VLCC冰区靠泊的技术难点提供重要的理论支撑。     

VLCC风帆船航态及负荷变化对推进因子的影响研究

文章针对一条VLCC风帆助推船舶开展水池快速性模型试验研究,通过开展直航、系列变漂角、系列变舵角等工况的模型阻力和变负荷自航试验,研究船舶在风帆助航工况下由于航行姿态和螺旋桨负荷变化引起推进效率的变化规律.基于系列变漂角、变舵角的试验分析结果,开展了船舶自航因子的统计回归分析,据此可开展VLCC风帆助推船在特定航行工况的节能收益评估.论文研究表明:该VLCC船舶航态及航行负荷变化对船后推进因子和推进效率影响有其规律性;本文开展的试验研究和分析方法可对此类风帆助推船舶的节能收益进行定量评估.     

生长进化拓扑优化算法在油船中剖面结构优化上的运用

单元进化生长拓扑优化算法较之其他拓扑优化算法有其独特之处,文章通过引入单元生长进化算法对VLCC中剖面横撑结构进行优化设计。结合单元应力指标函数及单元权重系数确定优化模型的目标函数,通过计算单元应力确定单元权重系数的迭代递推关系式,结合有限元平衡方程建立优化数学模型,通过解析计算知优化模型目标函数的取值主要取决于体积函数值,依此建立完整的单元生长进化优化流程。通过与ANSYS连续体拓扑优化计算的比较可知单元生长进化算法更加简单高效,对VLCC轻量化设计具有一定的理论参考价值。