三体船纵向运动特性及附体减摇技术研究

摘要

随着船舶行业的发展和技术提升，小水线面双体船、三体船和多体船等高性能新船型越来越受到航运业和多种军用的重视，人们对这些船型的认识不断深入，船型的性能不断提升。其中三体船由于具有航速高、耐波性好、甲板面积大和生存能力强的特点，发展尤为迅速，受到广泛关注。研究表明，三体船在波浪中的运动相应绝对值小于同吨位的常规排水型单体船，但是由于三体船的船型特点和运动特性，导致船型的适航性下降，因此，如何提高三体船的航行性能，提高适航性是目前普遍关注的问题。在常规排水型单体船上安装半潜艏、T型翼、艏艉鳍、压浪板和截流板等附体技术已有很多研究，并获得较好的效果。但是这些附体技术应用于三体船目前较少研究。本论文以三体船加附体降低波浪中运动响应，提高船舶适航性为研究目的，研究三体船纵向运动特性以及半潜艏、T型翼和压浪板等附体对三体船纵向运动性能的影响。
　　本研究基于粘流理论，采用CFD技术，探讨了三体船在波浪中运动预报数值计算方法、附体周围流场和受力预报方法、三体船和附体之间水动力干扰数值预报方法。利用探讨的方法预报了三体船迎浪规则波中垂荡运动、纵摇运动、重心处加速度和波浪增阻特性，讨论了运动响应特点。研究了三体船半潜艏、半潜艏与鳍组合、T型翼、T型翼加压浪板组合附体方案，研究了上述附体及参数对三体船纵向运动的影响，进行了附体和船体流场及水动力干扰及特性，进行了附体作用下的三体船波浪中运动响应特性预报分析，给出了附体优选及组合方案。研究表明，加装半潜艏、半潜艏及鳍组合、T型翼和T型翼及压浪板组合等附体后，在波长船长较低的较大范围内，三体船纵向运动性能明显改善，垂荡运动、纵摇运动和重心处加速度峰值点明显降低；波长船长比较高时，安装附体反而会使纵向运动稍有加剧；安装半潜艏、鳍和T型翼会使波浪增阻变大；压浪板对三体船的纵向运动没有大的改善效果，但可以使波浪增阻降低，减阻效果明显。

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第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2国内外现状

1.3三体船CFD技术研究

1.4论文主要工作

第2章 数值模拟的基本理论

2.1流动基本控制方程

2.2湍流控制方程

2.3湍流模型方程

2.4数值离散

2.5初始条件及边界条件

2.6网格划分

2.7自由液面的捕捉

2.8本章小结

第3章 船舶在迎浪规则波中运动预报方法研究

3.1引言

3.2波浪数值模拟

3.3 KCS集装箱船波浪中运动数值模拟

3.4三体船波浪中运动预报及分析

3.5本章小结

第4章 半潜艏对三体船在波浪中的运动影响研究

4.1引言

4.2半潜艏对三体船在波浪中的运动影响与分析

4.3半潜艏及鳍组合附体对三体船在波浪中的运动影响与分析

4.4本章小结

第5章 T型翼和压浪板对三体船在波浪中的运动影响研究

5.1引言

5.2 T型翼对三体船在波浪中的运动影响与分析

5.3 T型翼和压浪板对三体船在波浪中的运动影响与分析

5.4本章小结

结论

工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢