單體船和雙體船波浪增阻的數(shù)值計算分析.pdf

1、近年來，出于提高經(jīng)濟效益和加強環(huán)境保護的雙重要求，針對船舶能效和減排的研究已成為備受矚目的熱門課題。與靜水中船舶阻力相比，船舶在實際航行時，船體在波浪中所受到的阻力會有所增加，即波浪增阻。波浪增阻會導致額外的燃料消耗和失速現(xiàn)象，對其快速性和耐波性產(chǎn)生了消極影響。因此，對于未來新船型的設計，有必要考慮到船舶在實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)約運營成本。對船舶在不同波浪環(huán)境中船舶的阻力性能進行優(yōu)化改進，是提高船

2、舶能效水平和經(jīng)濟效益的重要手段。因此，波浪增阻的預報與分析具有十分重要的意義。
　　本文在前人研究的基礎上，使用課題組開發(fā)的船舶與海洋工程水動力學求解器 naoe-FOAM-SJTU，分別對單體船和雙體船在典型規(guī)則波海況下的波浪增阻進行數(shù)值計算與分析。需要解決的問題有：規(guī)則波中迎浪航行波浪增阻隨波浪參數(shù)的變化情況，船體運動與船體固定對波浪增阻的影響，不同長寬比的船型對波浪增阻的影響，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、同片體間距對雙體船波浪增阻的影響。具體內容如下。
　　為了驗證求解器程序的準確性和可靠性，本文首先對KCS標準船型算例靜水阻力進行數(shù)值模擬計算，并將阻力計算結果和流場信息與試驗數(shù)據(jù)進行對比。在此基礎上，以修改過的Wigley船型為對象，驗證不同波浪參數(shù)對波浪增阻的影響。另外，通過計算固定船體自由度來計算波浪繞射增阻，結果表明短波工況繞射增阻占絕大部分比例，而中長波工況的輻射增阻占主導。通過對比在相似波浪條件迎浪航行工況下，肥大船型

4、與瘦長船型的阻力性能的差異，結果表明肥大船在λ/L=1.1~1.3工況下波浪增阻性能優(yōu)于瘦長船。接下來，以代爾夫特雙體船模型為對象，對航速在0.3≤Fr≤0.75范圍內的靜水阻力與航行姿態(tài)進行了計算與分析。在此基礎上，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)與垂蕩縱搖運動響應的關系，分析不同波長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