江海直達船型優(yōu)化及研究.pdf

1、近年來隨著國內(nèi)外航運行業(yè)的快速發(fā)展,從而研究性能優(yōu)良的江海直達船型成為我國內(nèi)河航運的一個重要部分,也是經(jīng)濟發(fā)展的需要。在傳統(tǒng)江海直達船型的要求上,要求現(xiàn)有江海直達船型更加節(jié)能減排且具有更優(yōu)越的經(jīng)濟性和適航性。江海直達貨船由于從其經(jīng)濟性方面考慮,方形系數(shù)一般較大,屬于一種低速肥大船型。從阻力的角度出發(fā),這類船型的豐滿線型、大濕表面積、傅氏數(shù)低,導致了其粘性阻力在總阻力中占較大比例。在其伴流成分中,由興波引起的伴流所占比例較小,摩擦伴流是其

2、主要成分,再次是勢伴流,因此興波伴流和勢伴流在數(shù)值模擬中可以忽略不計;本文依托國家工信部項目—“江海直達多用途船換代開發(fā)”主要針對江海直達船型的首部砰擊,舭渦等問題展開研究。選取某母型,在這基礎上針對首型砰擊,舭渦等問題進行不同方案的修改修改,然后測試其改型后的水動力性能較原型的變化。
　　目前用于測試船體周圍流場改變的方法主要有兩種:試驗測試、流體動力學數(shù)值模擬(CFD)。而CFD除了對流體流動的系統(tǒng)所做的計算和分析之外,還可以

3、通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示,更加形象的顯示流場細節(jié),以便我們更直觀的獲得流場信息。隨著計算機硬件及CFD軟件技術(shù)的發(fā)展,CFD在船舶研究中的地位日漸上升,主要原因是:船舶CFD不需要專門的裝置和試驗設備;可以減少或不進行費時費力的船模試驗;可以從計算結(jié)果中獲取任何我們想要的流場細節(jié)以及進行多次“試驗”;從而分析船型改變對性能的影響,進行多方案設計和船型優(yōu)化設計可以便利水動力性能及局部流場的分析比較;從避免“尺度效應”的角度出發(fā),船舶C

4、FD直接用于實船性能預報效果更好。
　　本論文主要針對江海直達船型的船首舭渦、砰擊等問題修改首型。首型1主要從減小濕面積角度出發(fā),將原型首部改為S型球鼻首。首型2從減小舭渦角度出發(fā),根據(jù)原型計算結(jié)果,將原型進水角改小,適當加寬1500等水線的船首部分,從而阻止首部船側(cè)水流繞向船底。首型3從改善船首砰擊效果的角度出發(fā),將首部改成V型,并適當向下突出,減小首部入水高度從而減小了入水速度。然后對原型和改型的粘性流場進行數(shù)值模擬。最后歸納

5、改型以后船型的優(yōu)劣,并總結(jié)改型經(jīng)驗。計算結(jié)果表明,首型1相對原型由于濕面積的減小,摩擦阻力得到改善,但是粘壓阻力系數(shù)卻有所增大。首型2舭渦得到明顯改善,粘壓阻力系數(shù)、粘性阻力系數(shù)以及船體動壓分布相對原型改善較大。首型3在粘壓阻力系數(shù)、粘性阻力系數(shù)以及船體動壓分布方面也得到了一定改善。從砰擊載荷估算結(jié)果看來,首型3并沒有得到改善。其主要原因可能是首型3主要從改善入水角度和入水速度著手改善砰擊效果,由于不能具體確定每個模型的入水速度,所以估