帶艏鰭小水線面三體船阻力及縱向運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、高性能船舶符合當(dāng)今船舶科技的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)進(jìn)一步提高人類的生產(chǎn)效率、降低航運(yùn)成本大為有益,因而得到世界各國(guó)研究機(jī)構(gòu)的重視。其中三體船發(fā)展迅猛,其優(yōu)異性能已被大量的研究和試驗(yàn)所證實(shí)并被廣泛接受,各種三體船設(shè)計(jì)方案涌現(xiàn)。其中小水線面中體三體船的概念設(shè)計(jì)方案新穎別致,前景廣闊。
　　 小水線面中體三體船的阻力和耐波性能優(yōu)良。但在中高速時(shí),較小的水線面面積使其易失去縱向穩(wěn)定性,需要加裝艏鰭以增加穩(wěn)定性并進(jìn)一步改善縱向運(yùn)動(dòng)性能。艏鰭的安裝使

2、船舶周圍流場(chǎng)變的更加復(fù)雜,同時(shí)也改變了船舶的水動(dòng)力。因此在設(shè)計(jì)初始階段研究艏鰭對(duì)小水線面中體三體船的各項(xiàng)性能所產(chǎn)生的影響就尤為重要。
　　 本文首先使用CFD軟件FLUENT模擬了小水線面中體三體船的粘性流場(chǎng),計(jì)算了船模阻力值和自由液面波形,探討了不同中體潛體形狀的影響。之后對(duì)帶艏鰭的船模進(jìn)行了粘性流場(chǎng)數(shù)值模擬,根據(jù)鰭的尺寸、艏鰭安裝的縱向位置以及安裝的幾何攻角,設(shè)置了18種方案,并分析了這三個(gè)因素各自對(duì)船體和艏鰭表面壓力、船模

3、的阻力、升力和縱向力矩等性能的影響。最后通過分析中體潛體和艏鰭對(duì)在波浪中做搖蕩運(yùn)動(dòng)的小水線面中體三體船的水動(dòng)力的貢獻(xiàn),修正了縱向運(yùn)動(dòng)方程,計(jì)算出帶艏鰭的小水線面中體三體船在規(guī)則波中迎浪下的縱向運(yùn)動(dòng)。并分析了中體潛體形狀以及艏鰭尺寸和縱向安裝位置對(duì)其縱向運(yùn)動(dòng)的影響。
　　 本文的研究表明較扁的中體潛體會(huì)微幅增加阻力,并小幅減小縱向運(yùn)動(dòng)幅值:艏鰭的安裝可以大幅減小小水線面中體三體船的縱向運(yùn)動(dòng),但同時(shí)也會(huì)對(duì)船舶阻力帶來一定增加;較大尺