單體船和雙體船波浪增阻的數(shù)值計(jì)算分析.pdf

1、近年來(lái)，出于提高經(jīng)濟(jì)效益和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的雙重要求，針對(duì)船舶能效和減排的研究已成為備受矚目的熱門(mén)課題。與靜水中船舶阻力相比，船舶在實(shí)際航行時(shí)，船體在波浪中所受到的阻力會(huì)有所增加，即波浪增阻。波浪增阻會(huì)導(dǎo)致額外的燃料消耗和失速現(xiàn)象，對(duì)其快速性和耐波性產(chǎn)生了消極影響。因此，對(duì)于未來(lái)新船型的設(shè)計(jì)，有必要考慮到船舶在實(shí)際波浪中航行的波浪增阻，以滿足船舶能效指數(shù)EEDI的要求，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)船舶在不同波浪環(huán)境中船舶的阻力性能進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，是提高船

2、舶能效水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。因此，波浪增阻的預(yù)報(bào)與分析具有十分重要的意義。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，使用課題組開(kāi)發(fā)的船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)求解器 naoe-FOAM-SJTU，分別對(duì)單體船和雙體船在典型規(guī)則波海況下的波浪增阻進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與分析。需要解決的問(wèn)題有：規(guī)則波中迎浪航行波浪增阻隨波浪參數(shù)的變化情況，船體運(yùn)動(dòng)與船體固定對(duì)波浪增阻的影響，不同長(zhǎng)寬比的船型對(duì)波浪增阻的影響，雙體船阻力性能隨航速和波浪參數(shù)的變化情況，以及不

3、同片體間距對(duì)雙體船波浪增阻的影響。具體內(nèi)容如下。
　　為了驗(yàn)證求解器程序的準(zhǔn)確性和可靠性，本文首先對(duì)KCS標(biāo)準(zhǔn)船型算例靜水阻力進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并將阻力計(jì)算結(jié)果和流場(chǎng)信息與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在此基礎(chǔ)上，以修改過(guò)的Wigley船型為對(duì)象，驗(yàn)證不同波浪參數(shù)對(duì)波浪增阻的影響。另外，通過(guò)計(jì)算固定船體自由度來(lái)計(jì)算波浪繞射增阻，結(jié)果表明短波工況繞射增阻占絕大部分比例，而中長(zhǎng)波工況的輻射增阻占主導(dǎo)。通過(guò)對(duì)比在相似波浪條件迎浪航行工況下，肥大船型

4、與瘦長(zhǎng)船型的阻力性能的差異，結(jié)果表明肥大船在λ/L=1.1~1.3工況下波浪增阻性能優(yōu)于瘦長(zhǎng)船。接下來(lái)，以代爾夫特雙體船模型為對(duì)象，對(duì)航速在0.3≤Fr≤0.75范圍內(nèi)的靜水阻力與航行姿態(tài)進(jìn)行了計(jì)算與分析。在此基礎(chǔ)上，研究雙體船在高航速（Fr=0.7）、惡劣波浪條件下的波浪增阻系數(shù)與垂蕩縱搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的關(guān)系，分析不同波長(zhǎng)海況中波浪增阻占靜水阻力的百分比。另外，考慮片體間距對(duì)波浪增阻的影響，分別比較大間距H=0.9m、小間距H=0.5m與正