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穿梭艇性能特征与船型优化

魏成柱  
【摘要】:随着社会的发展,人们对船舶性能的要求逐渐提高。过去几十年间出现了多种高性能船型,各有利弊。研究人员在发展更优异的高性能船型上做着不懈的努力。国外新近提出了多种具有良好快速性和适航性的先进船型。国外船舶的发展给中国带了挑战和机遇,中国的周边形势和内部需求亦对发展高性能船型提出了要求。现代CAD和CFD技术的发展为船舶设计和优化提供了强力的支持。通过借鉴国外新型船舶的设计灵感并结合自身的一些想法,以良好的快速性和适航性为出发点,本文提出了一种新型船舶——穿梭艇。 穿梭艇为单体、排水型、穿浪、高速快艇。穿梭艇是一种针对当前国防和民用需求,旨在兼具良好的快速性和适航性,能够适应恶劣航行环境的船型。本文的研究工作不仅提供了穿梭艇的船型设计方案,获得了穿梭艇的水动力性能的相关信息,为后期的模型试验和实船试验奠定了基础,而且通过其研究过程为以后的相关船型开发工作做了技术储备。 本文的研究内容为基于CAD和CFD的穿梭艇型线设计及其在不同船型因素下的穿梭艇水动力性能特征研究,并验证一些技术在穿梭艇上应用的可行性。这些技术包括穿浪单体内倾船型、楔形压浪体等。本文最终给出了穿梭艇的型线设计及对应型线下的性能分析以供设计人员参考。 本文首先进行了穿梭艇的基本型线设计工作,提出了穿梭艇的概念设计,初步获得了内倾式船首的水动力特性(包括静水阻力和兴波特性),并通过使用楔形压浪体解决了内倾式船首在高速时的实用性问题,形成了穿梭艇的基本型线设计。 接下来更具体的工作为分析不同船型因素下的穿梭艇的水动力性能特征,提出了不同因素下的选择建议,给出了可行的穿梭艇设计方案以供参考,并对给出的型线设计方案进行了水动力性能分析。 本文通过一些成熟的软件搭建了简易的仿真数值水池来进行穿梭艇的CAD建模和CFD计算,通过数值仿真计算的方法模拟实际的船模拖曳水池试验。通过实际使用发现该简易水池在船舶初步设计工作中具有相对便捷、快速、节约工作量的优点,适合复杂船体的初步设计及分析工作。


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