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《小水线面双体船阻力计算【文献综述】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程小水线面双体船阻力计算前言小水线面双体船,以深置水下的双下潜体、小水线面的双支柱和宽敞的上船体三部分组成。它的特点是由于水线面比单、双体船都小很多,受波浪扰动小,所以拥有优良的耐波性,能平稳执行海上作业,人员晕船率低,适于全海候,坚持高出勤率;波浪中失速小,能在恶劣海情下保持高航速,各种航速下运动响应平缓,适于在复杂海情下工作,上可起降直升机,下可收放深潜器、工作艇;在相对小的排水量下,甲板面积及有效舱容宽敞,利于总体布局,适于承担海上特种作业;操纵性良好,利于安全实施海上靠
2、舷登船;生存能力较强,正常与破损稳性较高;船体表现外形简单,通常是二线曲面,建造工艺没难度,而且适宜采用电磁波和水声隐身结构,提高全船隐蔽性。但船体结构复杂,重量比相当排水量的单体常规船大;载重量变化使吃水变化十分敏感;双体配套设备量大,控制系统复杂,造价相对高。可以说,小水线面双体船的性能好,在高海情下适用范围宽,相当排水量下比常规单体船功能强。它是高性能多功能船,正处于开始推广应用时期。【1】现状与发展小水线面双体船的概念早在1905年以前就已被提出。但直到1973年才在美国建成世界上第一首SWATHA
3、“Kaimalino”号。随后日本和欧洲一些国家也相继开发出SWATH船。例如，日本开发的有”MarineAce”号(18t,试验船)，“Mesa80”号（350t，旅客渡船），”Kotozaki”号和Ohtori号（排水量分别为236t和239t，均为水文调查船）【3】【3】。我国在70年代后期开始SWATH船的研究工作【3】【4】【5】【6】【7】。2000年在汕头船厂建成我国第一艘SWATH船，排水量为200t，主要取其耐波性好，航行平稳的优点，设计航速不很高。因为SWATH船的满载吃水线以下船体表面
4、积比相同排水量的单体船大65%-80%。所以在相等的航速下，SWATH船的摩擦阻力比单体船大得多5。这意这以为着当SWATH船低速航行时，其阻力性能比单体船差很多。只有高速航行时，由于兴波阻力小，其阻力性能才好于单体船【3】【9】【10】。因此，SWATH船的海上航速一般设计得较高。SWATH船的航行水阻力随船速增加而增加,但在波浪中航行的阻力与在静水中航行的阻力相差很小。说明SWATH船在波浪中失速小,这一点与单体船有很大不同。SWATH船的推进效率比单体船高10%一50%【3】。主要有两个原因：一是主体
5、是比较规则的细长体,在尾部螺旋桨处的伴流既均匀又比较丰满,有助于船身效率的提高;二是螺旋桨沉深比较大,可以选用推进效率较高大直径低转速螺旋桨。CFD研究船舶的水动力和所受阻力是船舶性能研究和船型优化设计的重要内容之一。以往采用模型试验研究，虽然可靠，但是设计周期长，资金投入大，且不便于改进设计。伴随着计算机技术的迅速崛起和发展，船舶的水动力性能（快速性、适航性、操纵性）是由绕船的流场特性而决定，从理论上讲通过求解描述流场特性的流体动力学方程就能对相应的水动力性能做出预报。然而，由于自由面的存在、船体几何形状
6、复杂（特别是船尾）、附体较多，导致自由面水波、流体分离、漩涡等现象的出现，使得流场中的流动结构很复杂，即使有了描述流动过程的微分方程式也不可能得到解析解，因此，长期以来船模试验便成了研究船舶周围流场特性的一个必不可少的手段。然而，船模试验不仅周期长、费用高、很难得到详细的局部流场信息，同时应为尺度效应，船模实际上并不能真实地再现实船的流动情况，很大的局限性。新的水动力性能预报手段的引入已十分必要。计算流体动力学(ComputationalFluid5Dynamics，简称CFD)是在计算机上求解描述流体运动
7、、传热和传质的偏微分方程组，并对上述现象进行过程模拟。用他来进行流体力学的基础研究，其主要优点是能以较少的费用和较短的时间来获得大量有价值的研究结果。随着计算机技术的飞速发展，数值方法不断改进，CFD的计算精度不断提高以至满足工程实用要求逐渐成为可能，正成为研究船舶水动力性能的一种新的、快速而经济的重要工具。较为成功的应用实例是耐波性的计算方程的普及，升力线、升力面理论已取代了螺旋桨图谱设计。船舶阻力的CFD计算尽管存在自由表面、高雷诺数等多种难题，最近30年来通过人们不懈的努力，从势流理论线性计算到非线性
8、计算，从理想流体到粘性流体，从薄边界层到全NS方程的求解，直至考虑自由面NS方程的求解，CFD方法在计算能力和实用方面都发生了深刻的变化。过去只是在大学和研究所机构才有的计算方法，如今已有很多商业化的CFD软件可以应用。不过，就我国现在的CFD软件开发水平和能力而言，借助国外成熟的商业CFD通用软件进行船舶的粘性绕流模拟和水动力研究，应该是一种比较简便经济的方法。目前，国内己经出现一些关于使用商业CFD软件进行船
