基于CFD的船舶球艏/球艉低阻线型研究

摘要

国际原油价格大幅上涨，使得节能问题在船舶设计过程中尤为突出。所以利用先进、快速的预报手段对低阻线型进行研究，显得非常重要，而球艏/球艉在减阻方面尚有一定的潜力。因此，本文应用计算流体动力学(CFD)方法，尝试着对市场上几款典型的运输船舶进行了球艏/球艉线型的分析研究，试图找出球艏/球艉的主要参数对阻力性能的影响，进而对同类船型的节能开发和局部线型的快速择优提供重要的参考。 文中首先应用船舶专用设计软件NAPA的MANAGER功能实现了计算机辅助设计(CAD)程序和CFD程序之间数据的转换，为CFD计算的前处理作了必要的准备。文中根据傅汝德数的不同，将民用船舶分为低速船和中速船，然后利用CFD方法对两型船作了理论数值计算，利用模型试验结果对计算结果进行分析评估，结果表明，船体绕流流场的计算结果与模型试验结果取得了基本一致的趋势，从而证明应用CFD程序预报阻力性能的相对准确度是可以保证的。最后，分别研究了球艏和球艉的主要参数对两型船阻力性能的影响，并对同类船型球艏/球艉线型的设计给出了一定的建议。 本文对CFD方法在船舶设计中的应用作了一次有益的尝试，其结果表明CFD程序对于民用船舶的快速性预报具有一定的可靠性，尤其对球艏/球艉等局部线型的设计具有重要的指导意义，能为新船型的节能开发提供必要的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本文研究的目的和意义

1.2船舶CFD方法综述

1.2.1船舶CFD方法简介

1.2.2发展概况及国内外应用水平

1.2.3 SHIPFLOW软件简介

1.3本文的主要内容

第2章船舶阻力数值计算原理

2.1兴波阻力数值计算

2.1.1控制方程

2.1.2数值计算方法

2.1.3计算流程

2.2粘性阻力数值计算

2.2.1应用边界层理论的阻力计算

2.2.2 N-S方程计算

2.2.3粘性阻力计算

2.3本章小结

第3章SHIPFLOW与NAPA的接口技术研究

3.1 NAPA软件简介

3.2线型的初步光顺

3.3 SHIPFLOW与NAPA的接口技术

3.4本章小结

第4章CFD数值计算结果的验证评估

4.1 30,000dwt多用途船CFD数值计算结果的验证分析

4.1.1主要参数

4.1.2 CFD数值计算

4.1.3数值计算结果与船模试验结果的比较分析

4.2 4,800箱集装箱船CFD数值计算结果的验证分析

4.2.1主要参数

4.2.2 CFD数值计算

4.2.3数值计算结果与船模试验结果的比较分析

4.3本章小结

第5章低速船球艏/球艉线型方案分析研究

5.1球艏/球艉主要几何参数

5.1.1球艏主要几何参数

5.1.2球艉主要几何参数

5.2 175,000dwt散货船球艏/球艉线型方案分析研究

5.2.1球艏线型方案分析

5.2.2球艉线型方案分析

5.3 57,300dwt散货船球艏/球艉线型方案分析研究

5.3.1球艏线型方案分析

5.3.2球艉线型方案分析

5.4低速船球艏/球艉主要参数的建议值

5.5本章小结

第6章中速船球艏/球艉线型方案分析研究

6.1 5,100箱集装箱船球艏/球艉线型方案分析研究

6.1.1球艏线型方案分析

6.1.2球艉线型方案分析

6.2 6,500车汽车滚装船球艏/球艉线型方案分析研究

6.2.1.汽车滚装船简介

6.2.2球艏线型方案分析

6.2.3球艉线型方案分析

6.3中速船球艏/球艉主要参数的建议值

6.4本章小结

结论

参考文献

致谢