多用途散货船尾流场的数值计算
怎样计算船舶的排水量
怎样计算船舶的排水量？一、船舶吨位船舶吨位是船舶大小的，可分为重量吨位和容积吨位两种：船舶的重量吨位1、排水量吨位排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数，也是船舶自身重量的吨数。
排水量吨位又可分为轻排水量、重排水量和实际排水量三种：1）轻排水量又称空船排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和，是船舶最小限度的重量。
2）重排水量? 又称满载排水量，是船舶载客、载货后吃水达到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量。
?3）实际排水量是船舶每个载货后实际的排水量。
?排水量的计算公式如下：排水量（长吨）＝长＊宽＊吃水＊方模系数（立方英尺）/35（海水）或36（）（立方英尺）排水量（）＝长＊宽＊吃水＊方模系数（立方米）/（海水）或1（淡水）（立方米）排水量吨位可以用来计算船舶的载重吨；在造船时，依据排水量吨位可知该船的重量；在统计的大小和舰队时，一般以轻排水量为准；军舰通过，以实际排水量作为征税的依据。
2、表示船舶在营运中能够使用的载重能力。
载重吨位可分为总载重吨和净载重吨。
1）总载重吨?是指船舶根据载重线标记规定所能装载的最大限度的重量，它包括船舶所载运的货物、船上所需的燃料、淡水和其他储备重量的总和。
?总载重吨?＝?满载排水量?-?空船排水量2）净载重吨是指船舶所能装运货物的量大限度重量，又称载货重吨，即从船舶的总载重量中减去船舶航行期间需要储备的燃料、淡水及其他储备物品的重量所得的差数。
? 船舶载重吨位可用于对货物的统计；作为期租船月租金计算的依据；表示船舶的载运能力；也可用作新船造价及旧船售价的计算单位。
船舶的容积吨位船舶的容积吨位是表示船舶容积的单位，又称注册吨，是各国家为船舶注册而规定的一种以吨为计算和丈量的单位，以100立方英尺或立方米为一注册吨。
容积吨又可分为容积总吨和容积净吨两种：1．容积总吨又称注册总吨，是指船舱内及上所有关闭的场所的内部空间（或体积）的总和，是以100立方英尺或立方米为一吨折合所得的商数。
高速排水型船舶艉浪数值计算
（， 一Ｉ （， ｕ，） （ ｖ ｄ （ ， ） ） ， ｖ ・ ，） ｕ ｖ ＋ Ｉ ｏｏ ｏ ｏｏ
Ｉ （， Ｕ， ・ （ ， （ ， ） ｏ Ｕ ） Ｕ Ｖ 一 Ｉ ， ） ｏ ００
式 中 ： ｄ —— 曲面几何 形 状控 制顶 点 ；
（’ ） 定 义如 下 的傅 氏变换 ： ，
（（ ， ） ｉ ． ， ）一 、 。 乱 ＋ Ｓ（７ 甜 ２
，（ ‘ 妇
’
纵切 法 与 横 切 法 类 似 ， 测 量 方 向 转 变 仅
Ｉ （ ）ｘ （ ｙ ｄ ｚ ， ｅｐ ｉ ）ｙ ｕ
再根 据反 变换公 式 得 ：
是 ｇ、— —Ｂ样 条 基 函数 的次数 。 矗 记 Ｒａｋｎ ｎ ｉｅ源 分 布 曲 面 上 任 一 点 Ｍｏ— Ｐ（。 ） 面源 强 度 为 ａ Ｍｏ ， ｕ， 处 （ ） Ｓ为 源 分 布 的 表 面， 则对 场 点 Ｍ ＝ｐ ｕ ） （ ， 的诱 导 速度 势为
）一 ｄ ｓ （） ３
强， 则有
从 而可 方便 地 以配 置点移 动法 在数 值 上满 足辐 射 条件 。有关 数值 误差 及具 体 的实 现方 法及 相应 参
∑ ∑ Ｗ ｄＮ 甜 ， ） （ ） （
ｐｕ ） 上｝ ———————一 （， 一
数 的取 值参 见文 献 ［］ ３。
约 定 以上标 Ｆ表示 相 应 物 理 量 为 自 由面 ， 上 标 Ｂ表示 物 面 ， 源 点 的 参 数坐 标 为 （ ， ） 则 记 。 ，
１ ｒ×
（） ５
９。 ０ 。从 测 量技 术 上 看 ， 于 测 量 系 统 可 以 固定 由
安 装 于 池 壁 ， 切 法 较 横 切 法 方 便 。对 于 船 侧 纵
舰船的排水量是怎么计算出来的
舰船的排水量是怎么计算出来的比如说美国的伯克驱逐舰，设计排水量为8XXX吨，他是如何计算出来的呢？总不能是建造的过程中把每一块称一下然后求和吧？这不和曹冲称象一样么？排开水的质量呗...有图纸嘛不是，水线一下的部位测量数据再加上有图纸，用计算机计算不就完了.....计算复杂点....原理可简单只知道有的船只特别是军舰，满载排水量和标准排水量相差还是蛮大的，说明设计时还是为多装载留足了空间。
不过我觉的最强的还是我们国家的载重货车，标准载重是确定的，最大载重约等于无穷大.....物体要浮在水面, 受到的浮力必须等于他自身的重力. 所以排水量就等于舰艇的重量, 单位一般用"吨". 排水量是衡量船只大小的重要参数.进一步细分下去有:1.满载排水量就是在船只最大浮力范围以内, 船只重量的极限. 某一级船舶具体的数值, 由船级社Classification Society估算. 对于军舰, 则完全由军队说了算. 2.装载排水量携带航行所需的货物、人员、燃料、给养, 这是船身吃水应该正好位于水线waterline. 3.标准排水量船只在待发状态下的排水量. 包括全部船员以及食品淡水、携带所有装备弹药、机器处于随时可开动状态等等, 总之包括开赴战区所需的一切, 除了燃料和管道循环水. 4.空载排水量不携带货物、燃料、弹药、人员、给养. 只是包括了管道的循环水. 5.正常排水量很少用的术语, 只携带 2/3的物资和给养.没有办法直接称量舰船的重量, 那可以算一下他水线以下的体积. 这样计算出来的是"设计排水量". 不过这要求有船身线形的详细技术图纸, 运用计算机进行运算, 否侧结果跟实际出入很大.在满载时候船的吃水线下所占据的水的立方m³的质量！就是该船的排量简单的讲排水量就是一条船的重量。
满载排水量就是这条船满载货物、人员、淡水、军火武器后的最大重量。
直接计算出来的，比土木工程计算要准确些，毕竟军舰零件要不土木构件精确很多。
30000吨散货船舾装数计算书
船长L
178.0
m
型宽B
27.60
m
型深D
13.9
m
设计吃水
9.6
m
结构吃水d
10.15
m
排水量(结构吃水)
41054
t
梁拱
0.45
m
二、舾装数N
按“CCS”2001年钢质海船入级与建造规范计算
N =2/3＋2Bh＋A/10
=410542/3+2x27.6x17.95+1072.65/10
a ——从船中夏季载重水线至上甲板的距离，
hI——各层宽度大于B/4的舱室，在其中心线处量计的高度.
A——船长L范围内夏季载重水线以上的船体部分和上层建筑以及各层宽度大于B/4的甲板室的侧投影面积的总和，1072.65 m2
A=(13.9-10.15+0.45)x178+30.4x3.0+21.2x2.7+21.2x2.7+13.6x2.7+13.6x2.65+15.8 x2.95
舾装数
N
数量
(个)
每个重量
kg
总长度
m
直径mm
长度
m
破断力
kN
根数
长度
(m /根)
破断力
kN
AM2
2380-2530
3
7350
605
76
240
1453
5
200
480.5
=1190.06+993.6+1072.65/10
=2288
式中：
——型排水量(结构吃水)，41054 t
B——船宽，27.6 m
大副货运公式
Hydrostatic curves plan—静水力曲线图I x –free surface momentBale capacity—包装舱容Coefficient of load—舱容系数Stowage factor—积载因数Δ，▽为（型）排水量F=D – d –甲板线至主甲板高或Dw=Δ-ΔL NDW=DW-∑G-C F=D-d d—设计吃水D—型深u=∑V ich÷NDW u—舱容系数SF1=Vc÷P SF2=V ch÷P V c—量尺体积V ch—包装舱容C b.s=(V ch-V c)÷V ch C b.s—亏舱率C=ΔL’-ΔL C-常数满舱满载：P轻+P重=NDW SF2轻×P轻+SF2重×P重=∑VchSF2—积载因数（包括亏舱）P i=（V ich/∑V ch）×∑Qδd=Δ×(ρ/ρ1-ρ/ρ0)÷100TPC ρ-- 标准海水密度ρ0 -- 原水域密度ρ1 -- 新水域密度δd -- 平均吃水改变量F.W.A –淡水超额量为：Δ÷（40TPC）---由海水至淡水用强度曲线衡量纵强度：∑P i X i=∣M F∣+∣M A∣拱垂值：δ=∣首尾平均吃水–船中平均吃水∣拱垂经验值：有利范围—δ< L BP/1200 正常范围—L BP/1200〈δ〈L BP/800极限范围—L BP/800〈δ〈L BP/600 危险范围—δ〉L BP/600横摇周期为15--16秒为宜，横摇周期Tθ=0.58×f×√(B²+4KG²)/GM横摇周期一般不小于9秒。
M R=9.81×Δ×GM×S inθGM=KM – KG KM=KB + BMKG=(∑P i Z i)÷Δ（省略9.81）BM=I x÷▽型I x=K×L BP×B³(m³×m)自由液面修正值：δGM=（∑ρI x）/ ▽GM1=GM –δGM少量载荷移动：δGM ={∑P i（KG-K pi）}÷(Δ+∑P i) ----增或减，改变符号稳性调整，垂向移动载荷：δGM=P i×Z i/Δ轻重货互换：P H –P L = P P H×SF H2 - P L×SF L2 = 0 P=Δ×δGM / Z打排压载水（看作少量载荷移动）：δGM={∑P i（KG-K pi）}÷(Δ+∑P i)横倾角的调整：P=(Δ×GM×tgθ)/y y 为 P 的重心横移的距离吃水差及首尾吃水：t=Δ×(X g –X b)/100MTC X b为浮心距船中距，有些船为浮心距尾柱距，注意转换X g=∑P i X i / Δd F= d M + (1/2 L BP –X f)×t/ L BPd A= d M - (1/2 L BP + X f)×t/ L BP X f为漂心距船中距d M为平均吃水少量载荷变动：（1）相当于载荷装于漂心，平行下沉或上浮：δd = P/100TPCδd为平均吃水改变量（2）然后将载荷由漂心移至X处：δt= P×(X P –X f)/100MTCX P为载荷距船中距 MTC，X f为载荷变动前的数值δd F=δd+ (1/2 L BP –X f)×δt/L BP δd A=δd- (1/2 L BP + X f)×δt/L BP载荷数量不变，纵向移动：P= 100MTC×δt/Xδt为要求的吃水差值减去调整前的吃水差值 X为载荷纵移距离，从后向前为正打排压载水为“少量载荷变动（1），（2）”中的计算方法。
海上货物运输公式总结
《海上货物运输》三副考试计算公式总结一、 船舶与货运基础知识部分1.船舶重量性能：2.船舶容积性能：舱容系数概念：3.平均吃水的计算：4. 每厘米吃水吨数TPC5、舷外水密度改变对吃水的修正淡水水尺超额量F.W.A ：半淡水水尺超额量：舷外水密度改变对吃水的修正近似计算公式：6.干舷： 7. 亏舱率：LD W ∆-∆=∑∑--∆-∆=--=CG C G DW NDW L NDWV chi .∑=μwA TPC⋅⋅=ρ01.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯∆=01100ρρρρδρTPC d d TPC P δ⨯=100TPCP d 100=⇒δ)(40)(4000..cm TPCm TPC A W F ∆=∆=)025.1(..40ρδρ-⨯=A W F d 2211ρρd d =d D d D F -≈-+=εchcch chs b v v v v v C -==δ.8.积载因数：亏舱率和积载因数的使用：（SF 1 不包括亏舱积载因数 SF 2：包括亏舱积载因数 Vch 货物所占舱容 Vc 货物量尺体积）9.满载满舱的计算：（1） 积载因数为不包括亏舱的积载因数： （2） 积载因数为包括亏舱的积载因数：二、稳性部分1．稳性力矩方程：2.初稳性方程：3.初稳性高度GM 的计算： KM=KB+BMBM: KG:4.液舱内自由液面对GM 的影响：对矩形： 5.船内载荷移动对初稳性的影响（1）船内载荷横移：（2）船内载荷垂移：载荷下移，重心下移，Z 取“+”，GM 增加； 载荷上移，重心上移，Z 取“－”，GM 减小。
bsC F S F S -=1..12∑∑=Q VF S c1.∑∑=Q VF S ch2.212.......F S F S F S vv v C chc ch s b -=-=⎩⎨⎧-⋅∑=⋅+⋅=+)1(......s b ch i L L H H L H C V F S P F S P NDW P P ⎩⎨⎧∑=⋅+⋅=+ch i L L H HL H VF S P F S P NDWP P .....GZ M R ⋅∆=).81.9(m kN Sin GM GZ M R θ⋅⋅∆=⋅∆=KGKM GM -=V I BM x=∆⋅∑=)(i i Z P KG ∆=∑xf i GM ρδ)(01f f GM KG KM GM GM GM δδ+-=-=3121b i x=GMPytg GMtg Py ⋅∆=⇒⋅∆=θθ∆⋅=ZP GM δbscch C V V -=1（3）船内悬挂重物对GM 的影响（5）少量载荷变动对初稳性的影响:（P:加载取 + ，减载取 - ）6.大倾角稳性的表示:7.静稳性曲线：8稳性衡准数K ：9.横摇周期T θ我国国内： （GM 为未经过自由液面修正的初稳性高度）IMO 近似算法：10.稳性调整：（1）垂向移动载荷（船内问题）单向移动载荷（适于不满舱）：双向轻重货等体积垂向对调（适于满舱）：（2）、加减载荷（船外问题）（3）初始横倾角的调整：● 载荷横向移动调整初始横倾角：● 横向不对称加减载荷调整初始横倾角：∆⋅-=Z P GM GM 1∆⋅-=⇒ZP GM δPKP KG P GM +∆-⋅=)(δGZ M R ⋅∆=θsin KG KN KH KN GZ -=-=GMKG B fT 22458.0+=θ2)(θT fB GM =ZGM P ∆⋅=δZ GM P ∆⋅=δ⎩⎨⎧⋅=⋅=-L L H H L H F S P F S P PP P ..P KP KG P GM ±∆-⋅±=)(δw h w h M M Kmin.min .==GMyP tg tg ⋅∆⋅=-01θθGM P Pytg tg ).(01±∆=-θθ三、船舶强度部分1.拱垂变形的判断： ➢ d z > d m ：中垂变形 ➢ d z < d m ：中拱变形 ➢ d z ＝ d m ：无拱垂变形拱垂变形值：2.按照舱容比分配货物：3.许用均布载荷经验公式法：上甲板：Hc 轻结构取1.2，重结构取1.5中间甲板和内底板：(Hd 为底舱或者中间舱高度，u 为船舶设计舱容系数，若无资料，u 取1.39，重质加强取0.83)4.实际负荷的计算：均布载荷：集中载荷:最小衬垫面积Smin:M z d d －=δ1200BP L <δ有利拱垂范围：8001200BP BP L L <≤δ正常拱垂范围：600800BPBP LL <≤δ极限拱垂范围：600BP L ≥δ危险拱垂范围：QV V P c hi c hi i∑⋅∑=..%)101(±⨯=±='i i i i P P P P δμγ)5.1(2.181.981.9或⋅=⋅⋅=c c d H P μγd c d d H H P ⋅=⋅⋅=81.981.9SFH S P P d⨯=⨯='81.981.9nWP ⋅='81.9d dd P PS P P S S P P =⇒'=⇒='min四．船舶吃水差部分1.吃水差概念和计算：2. 船舶空载航行时对船舶吃水要求的经验公式法：3.MTC ：4.首、尾吃水的计算5.纵向移动载荷对吃水差的影响:6.少量载荷变动对吃水差的影响:7.舷外水密度变化对吃水差的影响:8.利用吃水差比尺调整吃水差： AF d d t -=MTCx x MTC MTC M t b g L 100)(100100-⋅∆=⋅∆==⎩⎨⎧+≥≥≤)(202.0)(025.0150(min)(min)m L d m L d m L BP M BP F BP ，⎩⎨⎧+≥+≥>)(202.0)(2012.0150(min)(min)m L d m L d m L BP M BP F BP ，BPLBP L L BM L GM MTC 100100⋅∆≈⋅∆=∆=∑iig xP x ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅+-=⋅-+=t L x L d d t L x L d d BP fBP MA BPf BP M F 22MTC x P t 100⋅=δt L x L d d t L x L d d BPf BPA A BP f BP F F δδ⋅+-=⋅-+=2,20101MTCx x P t f P 100)(-=δMTC x x P L x L TPC P d f P BP f BP F 100)(2100-⨯-+=δMTCx x P L x L TPC P d f P BP f BPA 100)(2100-⨯+-=δF F F d d d δ+=1A A A d d d δ+=1t t t δ+=1MTCx x d TPC t f b )(-⋅=ρδδAF d d t δδδ-=100)100(1Pd d F F ±⋅=+δδ五、其他部分1.高密度散装固体装载的限重：每一货舱中的货物重量应满足：经充分平舱后的每一货舱的货物重量应满足：机舱后部各底舱轴隧的加强作用，应满足：2.高密度散装固体装载的限高：未平舱或仅作部分平舱时，自舱底起算的货堆高度应满足：机舱后部各底舱由于轴隧的加强作用，其货堆高度应满足：3.大型散货船最大吃水和最小吃水的确定：sbd P 9.0max ≤sbd P 08.1max ≤sbd P 19.1m ax ≤sd F S H ⨯⨯≤.1.1m ax sd F S H ⨯⨯≤.21.1max4.散装货物水尺检量对装卸货重量的计算： 装货： 卸货：5. 横向一侧系索总道数N的确定awd D H D d -+=max )()(a a f f G G Q ∑-∆-∑-∆=)()(f f a a G G Q ∑-∆-∑-∆=wH h h H d ++-=21m in。
散货船算货的方法
GREAT HOPE
Port:
GERALDTON AUS
Inital/Last Survey Drafts: Date:
1/19/2014 0:00
Final/Latest Survey Date:
1/20/2014 0:00
装3舱前 尾尺水不 变
装四舱后平 行下沉
GREAT HOPE
点击
12.80 12.79 79021.90 DRAFT 78954.30 12.70 12.776 12.80 12.20 12.28 58846 12.30
12.776
0 77320.958 总排水量 0 77320.958 77320.958 0 77320.958 77321.0
12.780 79021.9 13.27 1115.44 12.776 78859.684 dM/dZ= 25.9 *请注意海水的密度，船舶资料的核对。
12.778 78873.202 dM/dZ=
六面吃水
62460
第 二 次 水 尺 计 量
前中后平均吃水 船舶资料 首垂线修正值 首尾垂线修正后吃水
Dfp = Dfs = Dmp = Dms = Dap = Das = 吃水 12.77
12.798M 12.798M Df = 12.798M 12.798M Dm = 12.798M 12.798M Da = 排水量 78954.3 吃水 12.27 12.798 MTC 1089.54 t= 纵倾修正 密度修正 12.798 t = 12.798 0
Q (a Ga ) ( f G f )
（装卸货前的排水量-装卸货 前的油水存量）-（装卸货前 的排水量-油水存量）
船后伴流场的相关计算
船后伴流场的相关计算
随着科技的进步，计算机技术被广泛应用于船舶行业，其中船舶后伴流场计算正在受到越来越多的重视。
船舶后伴流场是船舶侧背射流的受力及控制特性，其模拟计算直接关系到船舶的操纵性能和推进性能。
船舶后伴流场的计算通常分为三类：第一类是二维静止结构计算，适用于不动船舶；第二类是二维动态结构计算，适用于小船舶以及航速低于8米/秒的船舶；第三类是三维动态结构计算，适用于航速大于8米/秒的船舶。
在船舶后伴流场计算中，要得到精确的结果，需要考虑的因素十分复杂，包括温度、密度、气体成分、静压、粘度系数、高程、地质特征等。
此外，还要考虑船舶的外轮廓、推进器及其喷口位置、尾流及尾洪涡等因素。
针对复杂的船舶后伴流计算，国内外有不少研究和开发，目前使用较多的软件有ANSYS、STAR-CCM+、FLUENT以及自主研发的后伴流场数值模拟软件等，其计算精度在不断提高，可以更准确地反映船舶后伴流及其受力性能，为船舶的设计、优化提供更有力的支撑。
总之，船舶后伴流场的精确计算一直是船舶行业研究的热点，只有建立正确的计算模型及行之有效的计算方法，才能真正使应用者从计算中获取高精度的结果，最终实现可靠安全、高性能的船舶设计和推进。
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文章编号:1008－830X(2016)03－0239－05多用途散货船尾流场的数值计算程枳宁1，陈正寿1，赵陈2，章敏杰3，郑武4，冉行耀3（1.浙江海洋大学港航与交通运输工程学院，浙江舟山316022；2.浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021；3.浙江欧华造船股份有限公司，浙江舟山316101；4.太平洋海洋工程（舟山）有限公司，浙江舟山316057）摘要：运用CFD 方法，开展了多用途散货船阻力性能的数值模拟。
对计算得到的不同航速下裸船体总阻力系数与HSVA 水池试验得出的对应参数进行比较，经最终分析得到数值计算结果与物理模型实验值相对偏差在5%内，初步验证了数值计算方法的可靠性。
本文着重研究了不同缩尺比下船体尾部的标称伴流，分析结果表明船尾边界层厚度随雷诺数的增大而减小；桨盘面伴流分数存在单峰值，随着雷诺数的增大，伴流分数峰值相应减小；船模缩尺比越大，伴流尺度效应越明显。
关键词：数值仿真；总阻力系数；尺度效应；伴流分数中图分类号：U671.99文献标识码：ANumerical Study about the Wake Flow of Multi-purpose VesselCHENG Zhi-ning 1,CHEN Zheng-shou 1,ZHAO Chen 2,et al(1.School of Port and Transportation Engineering of Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022;2.Zhejiang International Maritime College,Zhoushan316021,China)Abstract:By means of CFD method,numerical simulation of resistance performance about a multi pur －pose vessel has been performed.Through comparing the total resistance coefficients of different speeds,it has been found that the relative deviation due to results obtained from numerical simulation and HSVA towing tank respectively is less than 5%.The effectiveness of proposed CFD method has been well verified.Furthermore,the nominal wake at the ship stern according to different scales has also been investigated.It has been found the stern boundary layer thickness decreases with the increase of Reynolds number.In addition,there is a peak value of the paddle disk wake fraction.It is worth noting that the peak value decreases with the increase of the Reynolds number,and sale effect on nominal wake becomes remarkable in the case of ship model scale being larger.Key words:numerical simulation;total resistance coefficient;scale effect;wake fraction收稿日期：2016-01-20基金项目：浙江省公益技术应用研究计划项目（2015C34013）；舟山科技计划项目（2014C41003）作者简介：程枳宁（1992-），男，江苏南通人，硕士研究生，研究方向：船舶水动力性能研究分析.通讯作者：陈正寿（1979-），男，教授，博士，研究方向：船舶与海洋结构物水动力分析.E-mail:aaaczs@浙江海洋学院学报(自然科学版)Journal of Zhejiang Ocean University(Natural Science)第35卷第3期2016年5月Vol．35No．3May ,2016浙江海洋学院学报(自然科学版)第35卷船模在做水动力试验的过程中，由于受水池大小的限制，船模的尺寸不可能达到实船尺寸，在实际模型试验过程中，一般将船型成几何比例缩小及保证傅汝德数相同，而实船的雷诺数通常都可达到109量级，远高于船模雷诺数106量级，因此无法同时满足傅汝德数与雷诺数全相似。
这就造成船模水池试验测得的水动力性能在换算到实船尺度后，与实船实际测得的水动力性能之间的误差，即尺度效应。
随着计算机软硬件技术的日臻成熟，CFD 越来越多的被人们应用于船舶水动力性能的计算分析上，通过数值计算得到的模型尺度和实船尺度分析结果越来越多。
王展智等[1]运用SST 模型计算了美国海军驱逐舰模型在不同缩尺比下桨盘面速度分布云图，验证了该驱逐舰模型表面边界层厚度随着雷诺数的增加而减小，同时通过分析伴流分数周期变化图，发现桨盘面各半径处平均轴向伴流分数与雷诺数的对数成近似线性关系；傅慧萍等[2]通过CFD 计算分析了不同雷诺数下船舶阻力及伴流场的变化，并探讨了2套网格在相同的雷诺数下通过改变y +值大小计算出船体阻力系数，结果表明y +取值在30～500之间的网格满足船模雷诺数在106～108之间的数值计算；司朝善等[3]采用结构化网格及RNG κ-e 模型探讨了SUBOFF 模型在网格等比例加密的情况下船体阻力系数的变化情况，结果表明随着网格密度的增加，船体粘压、摩擦、总阻力系数均趋于收敛，在网格密度达到一定程度后继续增加，船体阻力系数变化不再明显，从而找出最佳计算网格数量。
本文以本地船企开发的多用途散货船为研究对象，运用商业CFD 软件计算多用途散货船在不同雷诺数下的总阻力系数，并将计算结果与船模在HSVA 水池试验中测出的总阻力系数进行比较，验证了多用途散货船船基于CFD 数值模拟方法的可行性；另外通过改变船模的缩尺比，分析不同缩尺比下裸船体尾部桨盘面上流场分布的变化规律。
1研究对象和网格划分1.1研究对象本文研究的多用途散货船总长为166.35m ，为了减少数值计算量，选取半船为研究对象。
为了检验数值计算方法的有效性，本文首先开展了数值计算结果与水池试验结果的对比验证。
参考水池试验船模的大小，按照1:25.179的缩尺比建立三维船模，船体主要尺寸参照表1，图1为建立的船体模型。
图1船体模型Fig.1Hull model 表1船模尺寸Tab.1Ship model size主要参数实船模型垂线间长Lpp /m宽B /m 吃水深度T /m 方形系数C /m166.3527.609.500.70436.60671.09620.37730.70431.2网格划分本文运用分块网格划分技术对船模进行网格构建。
计算域的划分方式为：流速入口至船首距离为2倍船长，压力出口至船尾距离为2.5倍船长，滑移侧边界至船侧的距离为5倍船宽，下边界至船底的距离为7倍吃水深度[4]。
船模分块的过程中，由于船首、船尾曲度变化较大，纵向将船切为3块，分别对应船首、船中体、船尾，并对船首、艉处的网格进行加密处理；垂向上于气液相交的水线面位置进行网格加密。
计算域离船体越远网格越稀疏，合理的网格节点设置有效减少数值计算所需时间。
图2为多用途散货船网格划分示意图。
图2多用途散货船网格划分示意图Fig.2Grid topology of the multi purpose vessel 240第3期2数值计算及分析2.1连续性方程和动量守恒方程数值模拟水流冲击船体满足连续性方程和RANS方程，其形式如下：坠ρ坠t +坠坠x i(ρμi)=0（1）坠坠t (ρμi)+坠坠x i(ρμiμj)=-坠ρ坠x i+坠坠x jμ坠μi坠μj+坠μj坠μi-23δij坠μj坠μjj jj j+坠坠x j-ρμ′iμ′jj j（2）式中：ρ为流体密度；p为静压力；μ为流体运动粘性系数；δij为单位张量；μj和μj为速度分量；-ρμ′iμ′j 为湍流效应的雷诺应力。
2.2网格敏感性分析在对不同缩尺比下多用途散货船进行数值模拟计算前，首先要确定适当的网格密度。
网格密度的增加无疑会提高计算精度，但也会增加计算耗时，在保证精度的前提下选取适当的计算网格密度是非常有必要。
本文以水池实施的船模试验数据为基准校核，选取三种不同密度的网格进行计算比较，网格数量分别为150万、260万、370万，除节点密度不同外，模型的分块画法完全相同。
计算值对比数据取自HSVA水池试验。
表2为三个算例下计算出的船模总阻力系数。
表2三种网格下船模总阻力系数计算值比较Tab.2Comparison of the calculated values of total drag coefficient between three kinds of grid网格数量/万V/m·s-1Ct（×10-3）计算值Ct（×10-3）试验值Err/%150 260 3701.2301.2301.2303.4623.2473.3783.3273.3273.3274.062.401.53在相同工况和相同高性能计算资源下（14核并行），3种密度网格对应算例的时间消耗量分别为2、3、4d，在迭代步长3000步后，船模阻力系数监测值趋于稳定。
本次计算值与水池实验数据对比发现：150万网格算例计算值与实验值相差较大，网格数为260万的算例计算结果较准确，网格数为370万的算例计算得到的结果更加准确，但计算时间较长。
因后续计算算例较多，在综合考虑计算时间与计算精度的双重因素下，选取260万网格进行计算比较适宜。
2.3湍流模型的验证通过CFD软件计算船舶阻力性能方面，不同的研究者选取的湍流模型往往不尽相同，SST模型属于比较常用的一种[1,5-6]，为了进一步验证SST模型在本船阻力计算方面的可靠性，本文选取航速为12～18kts 范围内的船模及实船进行阻力系数预报。
船模选取网格数为260万的算例，实船在参考船模网格密度的基础上进行适当加密，在近壁面位置进行了重点加密处理，最终网格数量为400万。