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粗糙度对实船阻力及流场影响的研究

中国造船 2023年第2期64卷 13-24页

作者：宋科委王恋舟葛珅玮杨海燕江苏航运职业技术学院船舶与海洋工程学院南通226000 西南交通大学力学与航空航天学院成都610031

以杂货船REGAL为研究对象,在光滑壁面和不同粗糙度壁面条件下数值求解实船阻力和流场,粗糙船体的摩擦阻力占总阻力的80%以上,表面粗糙度ks为150,300和500μm时实船阻力分别增大16.8%,26.5%和35.8%。粗糙的船体表面改变了船舶周围的流场... 详细信息

以杂货船REGAL为研究对象,在光滑壁面和不同粗糙度壁面条件下数值求解实船阻力和流场,粗糙船体的摩擦阻力占总阻力的80%以上,表面粗糙度ks为150,300和500μm时实船阻力分别增大16.8%,26.5%和35.8%。粗糙的船体表面改变了船舶周围的流场,螺旋桨盘面的平均轴向进流速度降低。粗糙表面使船体的边界层加厚,船体尾部的表面压力减小,黏压阻力增加。船尾自由面的波高降低,兴波阻力减少约5%。

关键词：粗糙度实尺度船舶数值模拟阻力流场

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基于一种新数学模型的滑行艇阻力研究

船舶力学 2022年第6期26卷 775-791页

作者：王慧朱仁传查乐黄山顾孟潇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240

滑行艇高速航行时,流体不平衡动压力分布会引起明显的升沉和纵倾变化,航行姿态的变化同时也影响着滑行艇的阻力。本文基于Morabito压力分布公式,提出了一种新的数学模型用于计算滑行艇在静水中的航行姿态与阻力;通过与试验结果的比较,... 详细信息

滑行艇高速航行时,流体不平衡动压力分布会引起明显的升沉和纵倾变化,航行姿态的变化同时也影响着滑行艇的阻力。本文基于Morabito压力分布公式,提出了一种新的数学模型用于计算滑行艇在静水中的航行姿态与阻力;通过与试验结果的比较,验证了该方法的可靠性;并基于该方法研究了航速、底部斜升角与纵倾角参数对滑行艇中心线纵向压力分布的影响;同时采用Savitsky方法与CFD方法计算比较了滑行艇在不同航速下的航行姿态、阻力、升力与方尾后尾流分布。结果表明,本方法计算结果与试验结果和CFD方法模拟结果吻合良好,相比于Savitsky方法具有较高的准确性。

关键词：滑行艇压力分布参数影响 Savitsky方法 CFD方法阻力

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带截流板的滑行艇阻力性能数值优化

中国造船 2022年第6期63卷 122-132页

作者：郭军扈喆陈作钢崔连正李贵斌集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室厦门361021 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室上海200011

为提高喷水推进滑行艇的阻力性能,基于求解RANS方程,采用重叠网格技术,对喷水推进滑行艇的三维黏性流场进行数值模拟,并在滑行艇尾部安装一种可变高度的截流板,对该滑行艇进行了阻力优化数值研究。在半滑行状态和滑行状态的5种航速下,... 详细信息

为提高喷水推进滑行艇的阻力性能,基于求解RANS方程,采用重叠网格技术,对喷水推进滑行艇的三维黏性流场进行数值模拟,并在滑行艇尾部安装一种可变高度的截流板,对该滑行艇进行了阻力优化数值研究。在半滑行状态和滑行状态的5种航速下,研究了截流板的高度变化对滑行艇阻力性能的影响,得到了不同航速下截流板减阻的最佳高度。结果表明:截流板能显著改善半滑行和滑行状态下滑行艇的阻力,最大减阻达33.6%;随着截流板高度的增加,滑行艇的阻力先减小后增加,在不同航速下截流板存在最佳高度;随着航速的增加,截流板的最佳高度不断减小。

关键词：滑行艇截流板阻力优化数值计算

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荷尘速率对非高效过滤材料阻力特性的影响

东北大学学报（自然科学版） 2022年第7期43卷 1056-1064页

作者：林秀丽赵一璇柳静献东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为探究荷尘速率对非高效过滤材料阻力变化的影响,以4种不同等级非高效玻璃纤维滤料为对象,对不同过滤风速和荷尘质量浓度下滤料阻力变化规律展开实验研究,并总结出滤料荷尘过程阻力变化经验公式.结果表明:在相同过滤风速和荷尘质量浓度... 详细信息

为探究荷尘速率对非高效过滤材料阻力变化的影响,以4种不同等级非高效玻璃纤维滤料为对象,对不同过滤风速和荷尘质量浓度下滤料阻力变化规律展开实验研究,并总结出滤料荷尘过程阻力变化经验公式.结果表明:在相同过滤风速和荷尘质量浓度下,等级越低的滤料归一化阻力增长速率越快,且进入表面过滤所需荷尘量越大.在相同过滤风速下,滤料荷尘质量浓度越高,阻力随单位面积荷尘量的增长越慢;而滤料等级越高,荷尘质量浓度变化对阻力的影响越小.相同荷尘速率时,过滤风速对滤料归一化阻力增长的影响可忽略.

关键词：阻力过滤材料荷尘速率过滤风速荷尘质量浓度

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密度分层流中潜艇阻力性能研究

中国造船 2022年第3期63卷 40-50页

作者：董国华姚朝帮冯大奎王伟覃燕华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 中国人民解放军第91251部队上海200940

为了探讨海洋内波对潜艇周围流场及阻力性能的影响,基于RANS方程建立了一种用于模拟密度分层流环境下潜艇航行的计算模型,对SUBOFF潜艇模型在无界流中的阻力性能进行研究。分析了网格数量对计算结果的影响,并与模型试验结果进行对比,验... 详细信息

为了探讨海洋内波对潜艇周围流场及阻力性能的影响,基于RANS方程建立了一种用于模拟密度分层流环境下潜艇航行的计算模型,对SUBOFF潜艇模型在无界流中的阻力性能进行研究。分析了网格数量对计算结果的影响,并与模型试验结果进行对比,验证数值模型的准确性。在此基础上,采用VOF方法模拟内波波面,探究上、下层流体密度比和潜艇的潜深参数变化对密度分层流体中的潜艇阻力性能的影响,研究结果将为潜艇在内波环境中的航行安全提供参考。

关键词：密度分层流内波阻力 RANSE

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深海采矿船月池对阻力性能影响的研究

中国造船 2022年第1期63卷 215-223页

作者：赵桥生闫岱峻王习建常亮天津大学天津300072 中国船舶科学研究中心无锡214082

深海采矿船为了减小作业时设备受波浪力的影响而设置了月池,然而月池会影响船舶的航行性能。论文应用RANS方程和VOF处理自由面的数值模拟方法,研究月池对深海采矿船阻力的影响。在拖曳水池中进行了有月池与无月池条件下的模型阻力试验,... 详细信息

深海采矿船为了减小作业时设备受波浪力的影响而设置了月池,然而月池会影响船舶的航行性能。论文应用RANS方程和VOF处理自由面的数值模拟方法,研究月池对深海采矿船阻力的影响。在拖曳水池中进行了有月池与无月池条件下的模型阻力试验,对数值计算方法进行了验证。然后基于数值方法开展了3种不同形状月池方案下阻力和航行姿态的研究,获得相应的阻力与兴波特性。研究表明,月池会导致采矿船静水阻力增大,模型阻力增加3%~7%,实船阻力增加6%~12%。

关键词：深海采矿船月池阻力模型试验数值计算

多附体对高速排水型船阻力及航态的影响试验研究

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船舶力学 2022年第4期26卷 481-488页

作者：李超欧阳凌浩毛磊王盟刘金勇中国船舶集团第七一〇研究所湖北宜昌443002

本文通过试验方法研究多种附体对不同载况下高速排水型船阻力及航态的影响。开展了正常排水量和满载排水量两种载况模型试验,讨论了长防溅条、长防溅条分别和压浪板、阻流板的组合附体对船体阻力和航态的影响,分析了不同附体的适用航速... 详细信息

本文通过试验方法研究多种附体对不同载况下高速排水型船阻力及航态的影响。开展了正常排水量和满载排水量两种载况模型试验,讨论了长防溅条、长防溅条分别和压浪板、阻流板的组合附体对船体阻力和航态的影响,分析了不同附体的适用航速和载况。长防溅条与压浪板或阻流板的组合不仅能够很好地弥补长防溅条单独使用所带来的纵倾角增大问题,而且在两种载况下均具有良好的减阻效果,减阻率最大可以达到20%以上。

关键词：高速排水型船排水量防溅条压浪板阻流板阻力航态

基于STAR-CCM+的滑行艇阻力数值计算

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中国造船 2022年第2期63卷 107-115页

作者：郭军扈喆陈作钢崔连正李贵斌集美大学轮机工程学院厦门361021 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心(船海协创中心) 上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室上海200011

为了准确预报滑行艇的阻力性能,应用计算流体力学(CFD)方法,使用STAR-CCM+软件,并结合重叠网格技术和Savitsky方法,对滑行艇的三维黏性流场进行数值模拟和计算的不确定度分析。研究结果表明,滑行艇阻力、升沉及纵倾角等计算结果与试验... 详细信息

为了准确预报滑行艇的阻力性能,应用计算流体力学(CFD)方法,使用STAR-CCM+软件,并结合重叠网格技术和Savitsky方法,对滑行艇的三维黏性流场进行数值模拟和计算的不确定度分析。研究结果表明,滑行艇阻力、升沉及纵倾角等计算结果与试验数据吻合良好,滑行艇的艇底喷溅现象及水-气分布模拟正常,表明论文建议的方法可快速和准确地预报滑行艇的阻力性能。

关键词：滑行艇阻力 CFD Savitsky方法重叠网格

基于CFD的带附体KCS船在波浪中的阻力及纵摇优化

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中国舰船研究 2022年第2期17卷 63-72页

作者：李乐宇吴建威万德成上海交通大学船海计算水动力学研究中心上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205

[目的]为了降低船体在波浪中的阻力并改善其耐波性,将给船体添加合适的附体,如减摇鳍和压浪板。[方法]首先,对仅在船艏添加减摇鳍和在船艉添加压浪板,以及在船艏、船艉均添加附体的3艘船采用黏流求解器naoe-FOAM-SJTU进行数值计算,并将... 详细信息

[目的]为了降低船体在波浪中的阻力并改善其耐波性,将给船体添加合适的附体,如减摇鳍和压浪板。[方法]首先,对仅在船艏添加减摇鳍和在船艉添加压浪板,以及在船艏、船艉均添加附体的3艘船采用黏流求解器naoe-FOAM-SJTU进行数值计算,并将这3艘船各自的阻力及纵摇与未添加附体的KCS船体进行对比;然后,通过改变减摇鳍宽度与压浪板长度得到30艘样本船,且对各样本船进行特定工况下的水动力性能评估;最后,根据各变形船的数值计算结果建立Kriging模型,依据该模型,利用遗传算法达到关于船体总阻力及纵摇幅值的Pareto前沿,再从中选取3艘典型的优化变形船进一步予以验证分析。[结果]结果显示,优化后的KCS船体在一个遭遇周期内纵摇幅值和平均阻力最大降幅分别达12.7%和12.5%。[结论]研究表明,在迎浪工况下,通过为KCS船体添加压浪板和减摇鳍,以及针对附体主尺度的优化,可以有效降低其在波浪中的总阻力,优化纵摇幅值。

关键词：附体阻力纵摇多目标优化 naoe-FOAM-SJTU求解器