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LNG运输船总体设计与型线优化研究

张则松  
【摘要】:LNG运船输是高附加值民用船舶,中国造船业对LNG的设计、建造正处于探索研究阶段。本文对LNG运输船的历史沿革及发展前景进行了分析,根据搜集到的实船资料,利用线性回归分析方法对LNG运船输的主尺度进行预报分析,分析了其总布置特征,以及目前世界流行的典型液货舱结构形式,LNG运输船特殊的防火要求。 本文对LNG运输船阻力成分的确定划分为势流区、薄边界层区和湍流区。在势流区,使用基于Dawson方法的二阶面元法计算流体速度势,采用Rankine源,通过迭代方法能精确满足自由面边界条件,并进行非线性自由边界条件的求解;在薄边界层区域,使用边界层方法计算船体前部及中部的边界层。该方法基于积分法,使用势流压力分布作为输入参数,计算从驻点开始,此时先计算层流再计算过渡;船体尾部的湍流区域,使用平均雷诺方程,在泊松方程生成的贴体坐标系中求解,同时,流动方程也完全变换到该坐标系,用有限分析法及SIMPLE算法处理速度/压力耦合,使用壁函数及二方程κ-ε湍流模型,其边界条件应用边界层和势流的计算结果。 应用基于阻力性能的船型优化,对给定的母型LNG运输船的型线进行优化设计,对其球首采用四因素三水平的正交化处理得到互相独立的9种方案,经过计算分析兴波阻力,得出基于兴波阻力性能的最优化船型。 基于阻力最小为目标对船舶线型进行优化,摩擦阻力主要与船舶湿表面积有关,进行线型改进的余度并不大,因此研究的重点是如何改进线型减少剩余阻力。从流场分析的角度看,就是要使改进后的船型波高减少,沿船体的表面压力分布均匀,使流线分离延后。


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