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《天津大学》 2012年
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船舶阻力计算及三体船片体布局优化研究

张英晟  
【摘要】:船舶快速性是船舶重要的航行性能之一,快速性对高性能船舶具有更加重要的意义,高速三体船是一种高性能船型,同常规单体船相比,在降低兴波阻力性能方面具有很大的优势,但是影响高速三体船兴波阻力的因素很多,特别是片体布局对兴波阻力的影响。早在18世纪中期,人们就开始采用船模实验的方法计算船舶阻力的大小,随着计算数学和计算机技术的不断发展,计算流体动力学逐渐成为研究船舶阻力性能的有效工具。在此背景下,本文采用计算流体动力学方法对静水状态下的桁架式SPAR平台、DTMB5415模型和高速三体船的阻力性能进行了研究。本文的具体工作如下: 首先,本文采用船模实验和粘流数值模拟两种方法计算了桁架式SPAR平台在静水湿拖状态下的阻力性能,粘流数值模拟的结果与实验结果较为接近,说明采用粘流数值模拟的方法计算复杂海洋结构物的阻力性能是可行的。文中还通过采用叠模计算的方法,对桁架式SPAR平台的阻力成分进行了分析,结果表明兴波阻力和粘压阻力是湿拖阻力的主要组成部分。最后分析了桁架式SPAR平台的垂荡板间的压力和速度变化以及桁架式SPAR平台的首尾流场。 接着,采用Michell兴波阻力公式和粘流数值模拟两种方法对DTMB5415模型的阻力性能进行了研究,并将计算结果与公开的船模实验数据进行了比较。结果表明,粘流数值模拟方法在计算精度方面具有明显的优势,并且该方法对近船区域的流场捕捉也比较准确。 最后,本文采用粘流数值模拟方法计算了高速三体船在八种片体布置状态下的阻力性能,并从波高分布、兴波干扰、船体压力分布和阻力数值四个方面对计算结果进行分析。发现片体纵向间距对高速三体船的阻力性能影响非常明显,在不同的纵向布置状态下,高速三体船的阻力性能相差较大,而横向布置状态对高速三体船的阻力性能影响较小。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U661.311

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【参考文献】
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