基于正交法的三體船側(cè)體典型構(gòu)型與布局優(yōu)化方案研究.pdf

1、現(xiàn)代高速三體船以其良好的快速性和船舶穩(wěn)性、優(yōu)異的阻力性能和寬敞的露天甲板等特點(diǎn)而被廣泛研究。三體船側(cè)體的存在提高了船舶穩(wěn)性，也使得側(cè)體和主體之間的連接部分的可利用甲板面積增大。與等效單體船相比，三體船片體較小，造價(jià)較低，性能方面有質(zhì)的提高，尤其在降低興波阻力方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。護(hù)衛(wèi)艦一類的高速三體船其主體的修長(zhǎng)度系數(shù)比類似的單體船要長(zhǎng)20％，寬度減少25％，水線面更瘦長(zhǎng)，有利于減小興波阻力。側(cè)體本身線型和側(cè)體位置的布置對(duì)船體產(chǎn)生的流場(chǎng)

2、有很大影響，側(cè)體線型的合理設(shè)計(jì)和側(cè)體位置的合理布置能夠使三個(gè)片體產(chǎn)生的興波相互疊加消除，最大程度減小興波阻力。同時(shí)側(cè)體的排水量對(duì)船舶摩擦阻力和三個(gè)片體之間的興波干擾也有較大影響。
　　本文對(duì)船舶阻力理論及計(jì)算方法進(jìn)行了相關(guān)學(xué)習(xí)，主要包括:經(jīng)驗(yàn)方法、船模實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法。其中對(duì)CFD（Computional Fluid Dynamics）計(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值模擬方法在船舶粘性流場(chǎng)及阻力計(jì)算方面的運(yùn)用進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并基于CFD方法對(duì)

3、Wigley船型的繞流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，將阻力結(jié)果和已有的船模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得到合適的CFD網(wǎng)格劃分方式和相關(guān)計(jì)算的參數(shù)設(shè)置，為三體船的數(shù)值模擬計(jì)算提供參考。
　　在研究了田口正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)三體船側(cè)體構(gòu)型和布局參數(shù):側(cè)體橫剖面構(gòu)型、排水量、橫向位置和縱向位置等因素進(jìn)行參數(shù)方案的優(yōu)化選取，建立了5個(gè)因素（包括一個(gè)誤差項(xiàng)）4個(gè)水平的L16(45)正交表，得到共16組試驗(yàn)方案，在保證了方案選取科學(xué)性的同時(shí)，也極大減少了試

4、驗(yàn)時(shí)間和資源消耗。針對(duì)16組方案進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，采用正交設(shè)計(jì)的極差和方差分析方法對(duì)三體船總阻力影響因素及其相關(guān)程度進(jìn)行研究，得到基于最小總阻力的三體船側(cè)體優(yōu)化參數(shù)，探討了一種三體船側(cè)體參數(shù)優(yōu)化方法。
　　通過對(duì)數(shù)值水池的相關(guān)理論內(nèi)容學(xué)習(xí)，重點(diǎn)研究了搖板造波實(shí)現(xiàn)方法和源項(xiàng)消波相關(guān)技術(shù)，進(jìn)行二維數(shù)值水池的數(shù)值模擬并收到良好造波效果，在此基礎(chǔ)上對(duì)Wigley船型在三維規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了三維數(shù)值水池的可行性，為今后研究三