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2004年船舶水动力学学术会议

召开年：2004
召开地：武汉
出版时间： 2004-09-01

主办单位：中国造船工程学会

会议文集：2004年船舶水动力学学术会议论文集

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1.75,000吨散货船模型阻力、流场数值计算
- 吴乘胜;朱德祥;顾民;蒋乾伟
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文采用RANS方程和RNG k-ε二方程湍流模型对带自由表面的散货船模型的阻力及流场进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理.数值计算时,使用有限体积法离散控制方程,对流项采用二阶迎风差分格式,扩散项采用中心差分格式,对一艘方形系数为0.83的75,000吨散货船模型进行一系列速度下阻力、流场、兴波的数值计算,并与在中国船舶科学研究中心拖曳水池进行的模型试验结果进行了比较,计算结果令人满意,能够满足船型优化及性能预报等方面的工程应用要求.
2.扁平型潜水器空间大机动数学模型研究
- 张华;吴宝山
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：新型无人(载人)潜水器作为一种有效的海洋运载工具,正受到国内外的广泛重视.美国、日本等国相继研发了多型扁平型的无人潜水器.而潜水器所担负的任务使命,要求其具有良好的运动性能,特别是空间大机动性能.本文以典型的扁平型潜水器为对象,根据风洞和旋臂水池操纵性模型试验结果,对扁平型潜水器的水动力特性,特别是大攻角和大漂角运动状态下的水动力特性进行了深入研究,提出了合理的回归分析方法,进而建立了扁平型潜水器空间大机动运动数学模型.
3.测量不确定度分析在操纵性试验中的应用
- 马向能;孙张群;冯骏
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：测量不确定度分析是以定量的形式给出试验结果的品质和可信度,是模型试验分析中必要的一个组成部分.本文结合旋臂水池操纵性模型试验,比较了分析第22、23届ITTC会议公布的关于船模测量不确定度的分析方法和《测量不确定度表示指南》(GUM)中推荐的测量不确定度分析方法,结果表明GUM是通用的测量不确定度分析方法.在小置信概率时ITTC的适用性将受限制,此时推荐使用GUM描述.
4.舵球节能装置水动力性能的计算与仿真
- 马骋;钱正芳;张旭;杜度
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：舰船螺旋桨和舵之间的相互影响,是目前舰船工程设计中尚需研究解决的一个重要问题,对提高舰船的推进效率具有重要意义.本文系统地研究了舰船加装舵球后的螺旋桨性能计算理论,建立了相关的仿真数学模型.在此基础上,进行系统功能设计,采用Matlab偏制了计算机仿真软件.应用此软件设计了四种舵球方案,并进行了相应方案螺旋桨的水动力性能计算.仿真计算表明,加装舵球后螺旋桨的水动力性能有一定的提高.
5.非线性水动力系统频率响应函数的计算
- 纪亨腾;范菊
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：在工程结构物水动力的分析研究中,线性系统理论已经相当成熟,目前人们更关心水动力系统的二阶甚至三阶非线性量.交叉谱方法是确定系统频率响应函数的一种常用方法,但它不能给出系统在时域内的具体表达式,在求解频率响应函数过程中也存在一些缺点.近年来,在自动控制领域用非线性系统的NARMAX模型理论先确定系统,然后再应用谐波探测法求得系统的频率响应函数的方法得到了一定应用,这种方法能够避免交叉谱方法的缺陷.本文通过对锚泊非线性水动力系统进行分析,首次将两种方法取得的频率响应函数结果进行对比.NARMAX模型理论的引入,无疑将丰富水动力学领域的研究方法.
6.关于CFD应用性研究的一些认识和情况
- 王金宝;冯雪梅;熊小青;邹晓勇;蔡荣泉
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：目前,CFD技术与试验互补,与试验结合,对试验提供辅助,使试验功能强化,由CFD技术获取试验无法观察或难以观察到的流动信息或性能信息.CFD技术与试验一起,成为船舶设计师获取总体水动力性能的途径.此外,科学地运用CFD技术,还可以改变整个船舶总体性能设计模式和流程,演化成为顶层总体方案与底层分系统技术相互独立并行开发、发展的模式.
7.两改形设计船前体形状对阻力性能影响的研究
- 郦云;卢晓平;仲晨华
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文利用图谱计算方法对后体形状相同前体形状不同的两艘改形设计船阻力性能进行分析,采用影响系数法排除了涡尾对图谱计算结果的影响,在此基础上,定量地研究了不同傅汝德数下前体形状对阻力的影响程度.
8.螺旋桨诱导的平板脉动压力预报
- 周建刚;叶金铭;熊鹰
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文主要计算了空泡螺旋桨诱导的平板脉动压力,用非定常空泡预报得到的结果,在桨叶湿表面、空泡表面和尾流面上布置强度已经求得的和偶极子,用面元法计算得到无限流场中空泡螺旋桨诱导的速度势,继而求出平板上的脉动压力.和以往Breslin等人采用升力面方法计算诱导速度势不同的是,这种方法不必分别计算螺旋桨负荷、厚度、空泡对诱导速度势的贡献,使各种因素的影响固有地包含在其中,更加简便.
9.气层减阻研究进展
- 董文才;郭日修
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：简要回顾了20世纪船舶气层减阻技术的研究进展,特别是近30年气层减阻研究的新成就,对气层减阻技术研究的若干热点问题提出了一些看法,指出了有待研究的问题.
10.潜艇近海底航行水动力数值计算研究
- 匡晓峰;缪泉明;程明道
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：潜艇环境适应性研究是当前学术界研究焦点之一,越来越受到各国研究人员的关注.本文通过Sκ-ω湍流模型计算了某潜艇近海底模型的粘性绕流场,艇体上所受到的水动力与成熟势流计算结果进行了比较,结果符合良好,表明Sκ-ω湍流模型适用于潜艇近海底航行时水动力计算.同时,通过改变潜艇与海底之间的距离以及攻角的计算结果分析,可以发现随着无因次海底间隙和攻角变化,潜艇所受水动力呈线性趋势,这对于潜艇近海底操纵具有指导意义.
11.浅水航道分置式舟桥水动力特性数值计算
- 吴乘胜;顾民
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文针对浅水航道中分置式舟桥的水动力特性进行数值模拟研究:采用RANS方程和RNGκ-ω二方程湍流模型,对一舟桥模型在不同水深航道中的阻力、升沉、纵倾及兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理.数值计算时,使用有限体积法离散控制方程,对流项采用二阶迎风格式,扩散项采有各心差分格式.计算结果表明,浅水中舟桥水动力特性将发生变化—随着水深傅汝德数F<,d>增大:阻力增大,升沉先增加、并在F<,d>=0.9左右达到最大值后减小,首倾减小并逐渐变为尾倾,同时形成明显的浅水波.
12.全方位推进器与首侧推器综合作用对船舶操纵性能的影响
- 陈伟民;倪士龙
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文以船模自由自航模试验为基础,对采用全方位推进器和首侧推器的船舶特殊操纵性能进行了试验研究,对其原地掉头、纯横移、斜移等操纵方式进行了探索和研究.同时,通过测量首侧推器力随航速变化规律,分析了首侧推器在该类船舶上的应用情况,供设计者参考.
13.三维孔穴流动特性的数值计算研究
- 张楠;沈泓萃;姚惠之;高秋新
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：对于格栅式与纵缝式流水孔的内外流场进行了数值模拟.计算给出了流水孔流场的精细结构,分析了流水孔内流场与尾流场的流动特征,比较了两种流水孔阻力性能的差别,探讨了流水孔阻力系数随孔雷诺数的变化规律.数值计算结果与模型试验结果吻合较好,清楚地反映了流水孔流动的各种物理特性.
14.水下拖曳体运动远程控制的实现
- 杨程;叶家玮;吴家鸣;田辉平;陈远明
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：针对水下拖曳体运动要求设计了操纵台上位机编码远程控制;水下拖曳体内下位机对惯性元件的数据采集、A/D转换、水平翼和螺旋桨控制、与上位机串口通信等功能的方案;试验过程表明该方案是可行的.
15.拖曳水池敞水试验的测量不确定度分析
- 何术龙;陈玮琪;郭圣汉;李定尊
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文根据B4-55标准桨模的敞水试验结果及相关数据,参照测量不确定度分析的国军标及相关国际标准,针对702所01水池的测试设备和方法,分析了该桨模敞水试验的测量不确定度,并给出了分析的结果及建议.该结果是对敞水试验结果的综合评价,目的是为了找出对试验结果影响较大的误差源,以降低未来试验的不确定度水平,并为试验技术的改进指出方向.本文也可用于其他实验室进行测量不确定度分析时的参考和相互比较.
16.与粘流耦合的导管螺旋桨升力面设计方法
- 辛公正;洪方文;黄振宇;唐登海;董世汤
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文针对导管螺旋桨这类组合式推进器的设计问题,采用了粘流CFD与传统的势流升力面设计相耦合的方法来计算,以此来考虑船体及其附体与推进器的相互作用,以及流场粘性的影响,解决设计所需的实效进流场的问题,并采用此方法作了导管螺旋桨的设计和模型试验.
17.泵喷推进器内间隙流与主流相互作用的数值模拟和机理研究
- 王涛;周连第
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本论文用CFX-TASCflow对有间隙泵喷推进器(包括转、定子)与轴对称体的组合体的三维复杂粘性流场进行了模拟计算.本问题用RANS方程和κ-ω模型联合求解,离散化是建立在用有限元方法描述几何图形的有限体积法;同时,利用多重网络技术加快收敛速度;求解中采用ILU(Incomplete Lower Upper Factorization)光顺技术.通过分析导管内局部流场(转子桨盘面、转子后/转定子之间、定子盘面、导管出口/定子后),揭示了间隙流对于导管内流场(包括速度场和压力场)各个局部的影响.涉及的重要问题有:间隙流的形成机理:泄涡(低压中心)的生成、输运与发展、扩散与消失过程;间隙流对于性能和安全的影响;间隙存在时,叶片设计方面的考虑;泄涡存在时,动叶片压力分布多样性和复杂性;有间隙的叶片通道速度场的明显特征;阻止间隙流的方法等.
18.船舶在波浪中破舱稳性数值计算方法综述
- 夏利清;范佘明
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：介绍破损船舶在波浪中运动的数值模拟方法的研究现状和波浪中船舶破舱稳性的数值预报方法的发展方向.
19.顶推渡航船队风浪中操纵性预报
- 沈定安;马向能;毛海斌
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文就长江A级航区作业环境完成顶推渡航船队风浪中操纵性预报.顶推渡航船队操纵性预报采用"组合型"操纵运动数学模型,该模型是以船体(H),螺旋浆(P)和转动导管(DR)水动力为基础,再考虑船、桨、转动导管之间的相互干扰,风浪环境力作为外力叠加.操纵运动方程采用纵向、横向、横摇及回转的四自由度运动方程.文中给出了风浪中操纵性预报结果,并分析了波高、风速船速比及转动导管转角诸因素对渡航船队风浪中操纵能力的影响.
20.反弯扭叶片在螺旋桨减振降噪中的机理研究
- 华汉金;蔡荣泉
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文先仿照风扇的气动声学理论对船舶螺旋桨脉动力源性非空泡噪声产生机理进行了分析,得出了与三种脉动力源性噪声压相关的估算公式.然后用空泡动力学理论结合多年来空泡及其噪声的试验结果对空泡噪声发生机理进行了分析,发现了螺旋桨在不同空泡发展阶段的不同的空泡噪声级,对影响螺旋桨梢涡空泡噪声级的涡核内压强和空泡内相对气体含量等因素进行了研究,给出了梢涡空泡噪声级的计算公式,提出了从桨模试验结果到实桨噪声级的分段换算方法和用大螺距比螺旋桨抑制梢涡空泡初生的控制螺距的建议.通过反弯扭叶片与直叶螺旋桨叶片上压力和诱导速度沿径向分布的对比分析,揭示了反弯扭叶片减弱梢涡的机理,通过梢涡内压强对空泡噪声初生的影响分析了反弯扭叶片在螺旋桨减振降噪中的作用机理,从而总结出反弯扭叶片的设计原则是抑制梢涡和横向二次流.
21.高速三体船研究综述
- 郦云;卢晓平;董祖舜
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：从水动力理论、模型试验和船型优化等方面对高速三体船的研究进展进行综述,并提出关于这种新船型的若干研究方向.
22.高速水面舰加装尾板后的船舶兴波模拟
- 刘晓东;李百齐;朱德祥;程明道
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文在分析现有方尾流动数值解法的基础上,针对方尾流动的特征,通过满足方艉处的运动学和动力学条件对数值方法进行改进;该方法可用于高速水面舰加装尾板的船舶的兴波模拟;理论计算与模型波型测试数据的比较表明,该方法有较强的实用性.
23.基于NURBS高阶面元法的兴波阻力计算
- 陈红梅;邹早建
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)并以Rankine源为基本奇点的高阶面元法,应用该方法对近自由面三维物体的绕流问题和水面船舶的线性兴波问题进行了一些计算研究,初步验证了该方法在兴波阻力预报方面的有效性.
24.偶极子的快速数值算法
- 何术龙;李百齐;程明道;朱德祥
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：Kelvin型的偶极子面元法可计算有升力物体的兴波问题,如水翼、滑行艇、方尾船及多体船的兴波.然其基本解中含有复指数积分和波动函数积分,复指数积分需计算大量级数,波动函数积分的收敛速度缓慢,这使计算时间成了制约偶极子面元法获得广泛应用的瓶颈.本文首先建立了偶极子面元法计算水面船兴波阻力的数学模型,然后通过数学推导,将基本解中的复指数积分和波动函数积分分开计算,从而大大提高了基本解的计算精度,降低了基本解的计算时间.
25.潜艇主体操纵性水动力数值预报研究
- 潘子英;吴宝山;沈泓萃
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文采用RANS方程和κ-ω两方程湍流模型,并以有限体积法离散方程,计算了6:1椭球体带攻角(α=20°)绕流场和回转型主艇体DTMB4621的操纵性水动力,与试验结果相比吻合很好.然后将该数值方法预报了几何形状与椭球体和DTMB4621主艇体差别较大的SUBOFF主艇体的操纵性水动力,计算结果与试验结果相符良好,表明本文的数值方法对潜艇主体操纵性水动力的预报具有较好的精度和适用性.
26.全附体水面船模型尾流场数值预报
- 张志荣;李百齐;赵峰
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文采用数值方法对复杂水面船模型周围粘性流场进行了研究,计算中包括了减摇鳍、舭龙骨、轴包套、支架等多种附体.计算网格采用分块结构化网格,直接求解RANS方程,湍流模式选用SSTκ-ω湍流模型.桨盘面流场预报结果和拖曳水池试验结果进行了对比,轴向速度、切向速度和径向速度的周向分布和试验结果符合较好,速度值预报结果也在工程应用可以接受的范围.
27.水下航行体波浪力理论预报
- 匡晓峰;汪玉;缪泉明;冯学知;蒋强强;向旭
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：本文对水下航行体近水面航行状态进行波浪力的计算,计算采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波浪力响应以及用Newman细长体方法和3D修正方法计算水下航行体的二阶平均波浪力与力矩.该方法和计算程序已经过多次模型试验结果比较、验证所证实.本文就某水下航行体计算了二种水深、七种相对浪向下近水面波浪力响应,并给出了波浪力参数随水深变化与浪向变化的计算结果.
28.水下拖曳体运动轨迹摄影测量的数据处理
- 陈远明;叶家玮;吴家鸣
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：为了研究水下拖曳体的运动稳定性和控制性能,需要知道其水下的运动轨迹,特采用两个摄像机以一定的周期在不同角度同时进行连续拍摄,然后对这些像片进行识别和坐标解析处理,有关结果进一步与拖车运动叠加后就可以获得水下拖曳体的实际运动轨迹.
29.水下拖曳体运动轨迹摄影测量的图像采集技术
- 田辉平;叶家玮;吴家鸣
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：介绍了在船舶拖曳水池中进行水下摄影测量的设备构成和图像采集过程,分析了图像畸变形成的原因,讨论了可行的解决方案.
30.尾板对高速水面舰水动力影响的模型试验研究
- 程明道;刘晓东;张建武
- 《2004年船舶水动力学学术会议》 | 2004年
摘要：尾板是一种节能装置,已在国外的高速水面舰艇得到成功的应用;本文以一艘典型高速方尾舰为研究对象进行了系统的模型试验研究,了解加装尾板对高速水面舰快速性能的影响,试验结果表明:尾板起到了减阻增效的双重作用,在一定范围内,长尾板配合小下反角与短尾板配合大下反角可达到相同的减阻效果.本文的研究结果可以为尾板的实用化研究提供技术支撑.