浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究
船舶水动力性能的实验与数值模拟优化

船舶水动力性能的实验与数值模拟优化船舶的水动力性能对于船舶的航行性能和能源效率有着直接的影响。
为了改善船舶的性能,实验与数值模拟的方法被广泛应用于船舶设计与优化过程中。
本文将从实验与数值模拟两个方面探讨船舶水动力性能的实验与数值模拟优化方法。
一、船舶水动力性能的实验方法实验是研究船舶水动力性能的一种重要手段。
通过实验,可以获取真实的船舶性能数据,并与理论计算进行对比和验证。
以下是一些常用的船舶水动力性能实验方法:1. 模型试验模型试验是通过制作船舶的缩比模型,利用水槽或风洞等实验设备进行试验研究。
该方法可以较真实地模拟船舶在实际航行中的水动力性能,并提供大量的试验数据。
模型试验通常包括阻力试验、浪阻试验、操纵性试验等。
2. 全尺寸试验全尺寸试验是在实际船舶上进行的试验研究。
通过在实船上设置传感器和数据采集装置,可以获取船舶在实际工况下的性能参数。
全尺寸试验可以提供更真实的性能数据,但成本较高且受到环境条件的限制。
3. 水池试验水池试验是对船舶水动力性能进行研究的一种方法。
通过在水池中进行船模的运动试验,可以获取船舶在不同工况下的性能参数。
水池试验不受气候和水流等因素的限制,可以重复进行试验,但模型与实船之间的尺度效应需要考虑。
二、船舶水动力性能的数值模拟优化方法数值模拟优化方法通过数值计算模拟船舶在不同工况下的水动力性能,从而对船舶的设计和优化进行指导。
以下是一些常用的船舶水动力性能数值模拟优化方法:1. 流体力学模拟流体力学模拟是通过数值计算方法模拟船舶在水中的运动行为和水流的变化情况。
通过建立数学模型和物理模型,可以计算船舶的阻力、扭矩、速度等性能参数。
流体力学模拟可以提供详细的流场信息和水动力参数,为船舶的设计和优化提供依据。
2. 多孔介质模拟多孔介质模拟是通过建立多孔介质的数学模型,模拟船舶在泥沙床或海底地形上行驶的情况。
通过模拟船舶与底部泥沙的相互作用,可以评估船舶在特定水域的航行性能。
浅水中船舶频域水动力系数计算与分析

浅水中船舶频域水动力系数计算与分析
水动力系数是浅水中船舶运动状态的基本参数,对船舶的运动性能有重要影响。
因此,在浅水船舶领域中,计算船舶水动力系数的方法一直在不断改进和开发。
传统水动力系数计算方法一般是基于理论分析的,如基于Karman-Trefftz理论的方法,这些方法可以提供有效的结果,然而它们很难应用于船舶实际运动情况的复杂情况。
为了实现这一点,可以使用更实用的“分析-经验结合”方法,以通用公式和合理的参数作为一定程度上考虑船舶特性的依据,计算船舶水动力系数。
此外,在实验室设计和船舶在水域测试的基础上,可以建立的船舶的各种水动力参数的实验向量分布,并在此基础上开展实际试验。
通过测试船舶水动力截面系数和动力参数,可以获得真实的实际测试数据,而这些数据可以为水动力系数计算和分析提供有力的支持。
综上所述,在浅水船舶领域中,高效可靠地计算船舶水动力系数和分析运动性能对于开发更加有效率的船舶非常重要。
在这方面,改进的计算方法、理论分析和模型试验的有机结合以及实证基础的计算分析,将是未来研究的重点。
大型船舶在狭水道浅水域航行的水动力特性

大型船舶在狭水道浅水域航行的水动力特性吴晞;李宇辰;韩晓光【摘要】为研究大型船舶在狭水道浅水域航行时的水动力特性,应用三维频域势流理论对某大型船舶在不同航速、不同水深吃水比下的附加质量力(力矩)进行计算.在此基础上,通过时域分析方法进一步计算船舶航行时船体在特定的风、浪、流的综合作用下富余水深随时间的变化曲线.最后,全面总结航速、水深对附加质量力(力矩)影响的变化规律,为大型船舶在狭水道浅水域中航行的水动力特性研究、最佳航速的选择以及航行安全等提供参考.【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2014(037)003【总页数】4页(P100-103)【关键词】水路运输;大型船舶;狭水道;浅水;水动力【作者】吴晞;李宇辰;韩晓光【作者单位】海军陆战学院,广州510430;海军陆战学院,广州510430;海军陆战学院,广州510430【正文语种】中文【中图分类】U611.32;U675.5+2船舶日益大型化是现在世界船舶发展的主流趋势,然而,随着船舶吨位的不断增加,航道相对变窄、水域相对变浅已成为一种普遍现象。
[1]在深水、开阔水域航行性能良好的船舶在进入狭水道浅水域航行时,因其周围流场发生变化,将导致船舶整体性能下降。
因此,研究船舶在狭水道浅水域的水动力性能是很有必要的。
目前,研究船舶水动力性能的方法一般有3种:理论计算、水池试验以及实船试验。
由于目前国内具备浅水试验能力的水池较少[2],进行对试验环境要求如此苛刻的实船试验的危险度也较大,因此仅应用理论的计算方法对问题进行研究。
理论计算方法的研究经历了大半个世纪,现已取得重大突破。
从二维理论发展到三维理论,从频域分析发展到时域分析,从线性假设发展到非线性处理,计算的范围不断扩大,理论日趋成熟,尤其是随着高速化大容量计算机的出现,三维流体动力的数值计算得到了迅速的发展。
[3]目前,在用三维水动力理论求解辐射-绕射问题时一般采用格林函数法[4],该方法计算简便,且能真实反映船舶周围的流场情况,具有良好的计算精度,应用最为广泛。
静水中并行两船的水动力干扰效应数值研究

GAO Zhiyong, BI Yi, YAO Chaobang
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (50879090, 5150256) ; 水动力重点基金资助项目 (9140A143071251311044) ; 航空科 作者简介: 高智勇, 男, 1992 年生, 硕士生。研究方向: 船舶流体动力性能。 学基金资助项目 (20152316005)
Department of Naval Architecture Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China Abstract: [Objectives] This paper researches the influence of hydrodynamic interaction between two parallel vehicles advancing in close proximity on maneuvering.[Methods]Based on an unsteady RANS approach,the hydrodynamic interaction between two parallel ship models advancing in calm water in close proximity is analyzed via numerical 3D simulations. The effects of transverse and longitudinal distances on hydrodynamic forces acting on the hull under distinct forward velocities are investigated. Meanwhile,the changes and contributions of various disturbance components in the hydrodynamic interactions of two parallel ships are discussed.[Results] The results indicate that the lateral force reaches its peak when the longitudinal distance between the ships' centers is zero,with each ship drawing the other close. The effect of lateral interaction sees a downward trend with the lateral distance increases,with the maximum decrease of lateral force reaching 50% in the studied range. The longitudinal distance has a great effect on yaw moment,resulting in changes in value and direction. It is easier for two ships to collide when they are near or have just pulled away. The influence of wave-making on the hydrodynamic interaction between two hulls can be ignored at low speeds,while at high speeds it should be taken into account.[Conclusions] The numerical results of this paper provide the basis for constructing a mathematical model of the interaction between two ships. Key words: two parallel ships; hydrodynamic interaction; calm water; wave-making
船舶非单点搁浅受力分析

随着船舶的大型化、高速化和水上运输业的发展,船舶的吃水越来越大,相对的浅水水域范围也在增大。
尽管全球定位系统(GPS)被广泛应用于船舶定位,电子海图显示与信息系统(ECDIS)也越来越多地被安装在船上,但船舶搁浅事故还是不可避免地频繁发生。
以往对船舶搁浅的研究多是假定船舶在一个点上搁浅,也就是单点搁浅,其实运动着的船舶不可能只在一个点上搁浅,实际状态更接近非单点搁浅,即船底与浅滩的接触不是一个点,而是一个面,船舶触底的面积在计算水对船舶的浮力时不能被忽略,因为触底面积在计算船舶的最小脱浅拖力时最为重要。
另外,船舶搁浅后一般不考虑其有滑下搁浅部位的运动趋势,但当船舶搁浅后有纵倾或(和)横倾时,这种趋势是必然存在的,也就是说船底与搁浅部位之间的摩擦力是必然存在的,问题是当纵倾或(和)横倾到什么程度时,船舶能自行滑下搁浅部位呢?从实际出发研究船舶的搁浅状态,提出问题和解决问题是非常重要和必要的。
一、船舶非单点搁浅搁坐力大小的确定船舶搁浅后共受到3个力的作用,如图1所示。
船舶非单点搁浅受力分析 文/ 上海港引航站 彭延领 陆悦铭摘要:用力学分析的方法,解决船舶非单点搁浅时船底受力大小及脱浅拖力最小值的计算方法问题,并由此提出船舶自行脱浅的两种方法。
关键词:搁浅船舶;搁坐力;排水量;浮力;非单点搁浅其中:N 为水对船舶的浮力,单位kN;G 为船舶的总重量,单位t;R 为船舶搁浅处的支撑力,即搁坐力,单位kN;g 为重力加速度,单位m/s2。
由G =Δ1(Δ1为船舶搁浅前的排水量,单位t),得到R =g Δ1-N (1)通常(单点搁浅时) N =g Δ2 (Δ2为船舶搁浅后的排水量,单位t),则R =g Δ1-g Δ2即单点搁浅时,船舶搁坐力的大小为搁浅前后船舶排水量之差(由于换算成力的单位则须乘上g )。
当讨论非单点搁浅时,就不能用这种方法计算搁坐力,即非单点搁浅后,船舶所受到的浮力不等于其搁浅后的排水量。
船舶浅水中流致偏转效应研究

船舶浅水中流致偏转效应研究英文回答:The research on the deviation effect of ship in shallow water flow is an important topic in the field of naval architecture and ocean engineering. When a ship sails in shallow water, it experiences a phenomenon known as the shallow water effect, which can cause the ship to deviate from its intended path. Understanding and studying this deviation effect is crucial for the safe navigation and maneuverability of ships in shallow waters.The deviation effect in shallow water flow is primarily caused by the interaction between the ship's hull and the water flow. When a ship moves through shallow water, the flow pattern around the hull is significantly different from that in deep water. The flow becomes more complex and non-uniform, leading to various hydrodynamic forces acting on the ship. These forces can induce a lateral force, known as the drift force, which causes the ship to deviate fromits intended course.Several factors contribute to the deviation effect in shallow water flow. The most significant factor is the presence of a free surface, which creates additional hydrodynamic forces due to the interaction between theship's hull and the air-water interface. The shape and geometry of the ship's hull also play a crucial role in determining the magnitude and direction of the lateral forces. Additionally, the speed and depth of the water, as well as the ship's draft, can influence the deviation effect.Researchers have conducted numerous studies to investigate the deviation effect of ships in shallow water flow. Experimental methods, such as towing tank tests and field measurements, have been employed to gather data on the hydrodynamic forces and ship motions. Computational fluid dynamics (CFD) simulations have also been utilized to analyze the flow patterns and predict the deviation effect. These studies have provided valuable insights into the underlying mechanisms and have helped in the development ofdesign guidelines for ships operating in shallow waters.In conclusion, the research on the deviation effect of ships in shallow water flow is essential for understanding and mitigating the risks associated with ship navigation in such environments. The interaction between the ship's hull and the complex flow patterns in shallow water can resultin significant deviations from the intended course. Through experimental and computational studies, researchers have made significant progress in understanding this phenomenon and developing strategies to improve the maneuverabilityand safety of ships in shallow waters.中文回答:船舶在浅水中流致偏转效应的研究是船舶工程和海洋工程领域的重要课题。
浅水与桩靴对海上平台水动力影响的数值模拟

第48卷第4期2019年8月船海工程SHIP&OCEAN ENGINEERINGVol.48NoAug.2019D0I:10.3963/j.issn.1671-7953.2019.04.026浅水与桩靴对海上平台水动力影响的数值模拟陈昌哲1,吴静萍1,陶开友2(1.武汉理工大学a.高性能舰船技术教育部重点实验室;b.交通学院,武汉430063;2.江苏海艺船舶科技有限公司,江苏镇江212000)摘要:针对浅水和桩靴对海上风电作业平台在自航时的水动力影响问题对寸有桩靴、无桩靴有桩孔、无桩靴无桩孔3种原型模型,分别在7种不同水深下的流场进行数值模拟,并分析桩靴对该平台水动力的影响,分析结果表明,当相对水深V/@W7时,随着h/T的增加阻力系数和抽吸力系数均迅速减小;当V/T W7时,水深对阻力系数的影响较大,当V/T W10时,对抽吸力系数的影响较大;桩靴对平台阻力系数的影响很大,对抽吸力系数影响很小。
关键词:海上风电作业平台;桩靴;浅水阻力;抽吸力;数值模拟中图分类号:U661.3文献标志码:A文章编号:1671-7953(2019)04-0117C5海上风电作业平台在迁航或移位时,所处水域水深较浅,平台所受阻力增大*1C+,还会受到因水底存在产生的抽吸力⑷。
浅水阻力影响平台移位和就位性能及拖船布置方案;抽吸力造成平台下蹲[5-6],严重影响平台的安全性。
考虑目前海上平台在初步设计过程中,水动力的确定往往参考船舶的大数据。
该自升式海上平台与船舶外形具有较大差异,特别是自升式海上平台携带桩腿桩靴,移位时桩靴缩进平台内专用的桩孔内,而船舶外形光滑。
桩孔和桩靴的存在对平台水动力大小的影响,引起海上平台专业设计者的关注[7]o 鉴于对自升式海上风电作业平台水动力的浅水和桩靴影响研究报道比较缺乏,考虑采用CFD方法,对一座自升式海上风电作业平台,讨论水深变化和不同外形对其水动力的影响。
讨论浅水影响时,选取实际有桩靴平台模型,对不同水深、不同流速时的流场进行数值模拟,分析阻力系数和抽吸力系数的变化规律。
浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究

浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究
张晨曦;邹早建;杨勇
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2012(016)001
【摘要】浅水中邻近两船作相对运动产生的非定常水动力相互作用对于船舶的操纵性有重要影响.文章采用动网格技术,通过求解非定常RANS方程,选取RNG k-ε湍流模型,对两船在浅水中会遇的三维非定常粘性流场进行了数值模拟,计算了其水动力相互作用;通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了文中方法的有效性.在此基础上,分析了船舶在整个会遇过程中的受力特性,指出了会遇过程中船舶容易失控和发生碰撞的阶段,并通过分别对不同的船间横向间距、水深、船速和船长情况下的船-船水动力相互作用进行计算和结果分析,得出了以上四种因素对船间水动力相互作用的影响规律.
【总页数】9页(P27-35)
【作者】张晨曦;邹早建;杨勇
【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.基于高阶面元法的浅水域中船-船水动力相互作用数值预报 [J], 徐华福;邹早建;刘晓艳
2.浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究 [J], 王宏志;邹早建
3.浅水中船舶水动力特性数值计算 [J], 顾民;吴乘胜
4.船舶浅水水动力导数的数值计算 [J], 石爱国;闻虎;李理;刘可;刘博
5.浅水中低速小半径回转船舶水动力数值研究 [J], 王小龙; 邹早建; 夏立; 刘敬贤因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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础上 , 析 了船 舶 在 整 个 会 遇 过 程 中 的受 力 特 性 , 出 了 会遇 过程 中船 舶 容 易 失 控 和 发 生 碰 撞 的 阶段 , 通 过 分 分 指 并 别对 不 同 的船 间 横 向 间距 、 水深 、 速 和船 长 情 况 下 的船 一 水 动 力 相互 作 用 进 行 计算 和结 果 分 析 , 出 了 以上 四 船 船 得
种 因素 对 船 间 水动 力 相 互 作 用 的 影 响规 律 。
关 键 词 :船 舶会 遇 ; 水 ; 动 力 相 互 作 用 ; 网格 浅 水 动
中 图分 类 号 : 6 1 U 6. 3 文献标识码 : A
Nu e i a t d n h d o y a i n e a to e we n m rc lsu y o y r d n m c i t r c i n b t e
第 1 6卷第 1 2期 -
21 0 2年 2月
文 章编 号 :1 O — 2 4 2 2 0 — 0 7 0 O 7 7 9 (叭 ) 1 0 2 — 9
船 舶力 c a is
Vo .6 11 No 1 2 .— Fe b.2 2 01
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h d o y a c i tr c in i ac l td T e p o o e t o s v r e y c mp r g t e n me i a e u t y r d n mi n e a t s c l u a e . h r p s d me h d i e f d b o a i h u r lr s l o i i n c s wi x e me tl d t . h n b n l zn h h r ce it s o h y r d n mi n e a t n d rn h t e p r n a a aT e y a ay i g t e c a a t r i f t e h d o y a c i tr ci u g t e h i sc o i me t g p o e s t e p a e d r gwh c h h p ma e o n o tol b e a d t e c l so y o c r ei r c s , h h s u i ih t e s i y b c me u c n r l l n h o l i n ma c u n n a i i i d c t d F n l ,b n l zn e n me i a e u t o t i e tdf r n a e a itn e a e e t , s n i ae . i al y y a ay i g t u r l s l b a n d a i e e t t r ld sa c ,w tr d p h h c r s f l
浅水 中会 遇船舶水 动力相互作用数值研 究
张晨 曦 ,邹 早 建 a 杨 勇 , b
( 海 交 通 大 学 a 船 舶 海 洋 与 建 筑 工 程 学 院 ; . 洋 工程 国 家重 点 实 验 室 , 海 2 0 4 ) 上 . b海 上 0 2 0
摘要 : 浅水 中邻 近 两 船作 相对 运 动 产 生 的非 定 常水 动 力 相 互 作 用 对 于 船 舶 的 操 纵 性 有 重 要影 响 。文 章 采 用 动 网
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s a y R N q ai n cnu c o i N 一 true c d 1 u eia s uain o h t d A S e ut n i ojn t n w t a R G e o i h ub l e mo e. m r l i l o fte n n c m t
格技 术 , 通过 求 解 非 定 常 R N A S方 程 , 取 R Gk 6湍 流 模 型 , 两 船 在 浅 水 中 会 遇 的 三 维非 定 常 粘 性 流 场 进 行 选 N - 对
了数 值 模 拟 , 算 了其 水 动力 相 互 作 用 ; 过 将计 算 结 果 与 试 验 数据 进 行 对 比 , 证 了 文 中方 法 的有 效 性 。 此 基 计 通 验 在
s i e tng i ha l w t r hi sm e i n s lo wa e ht p
Z A h n x , OUZ oja , AN og H NG C e - i Z a -in Y G Y n
a S h o f v lA c i cu e Oc a n vl n i e r g b S aeKe a o aoy o e n En ie r g . c o l a r ht t r, e n a d Cii E gn ei ; . tt yL b rtr f o Na e n Oc a gn ei , n