论文部分内容阅读
穿浪双体船(WPC)因为要加装T型水翼等减摇附体等原因造成船体阻力的增加,在不改变船体型线结构的前提下,采用合适的附体结构来改善船舶的流场分布,进而提升船舶在不同速度下的阻力性能,是船舶减阻研究的热点之一。本文利用CFD数值方法,采用附体减阻技术,对加装T型水翼的穿浪双体船阻力性能进行了优化。因为船模试验周期较长,花费巨大,因此本文利用CFD数值计算方法对穿浪双体船及其附体的阻力性能进行模拟。利用商业计算软件STARCCM+,采用合适的网格划分方式、数值计算方法和边界条件设置建立的穿浪双体船的水动力学计算模型,并通过与试验结果的对比验证了 CFD方法的有效性和精度。随后对加装截流板和尾楔形块的穿浪双体船进行了数值模拟,分析了截流板和楔形块对船体周围流场的影响,探讨了截流板和尾楔形块影响船体性能的关键参数,进一步明确了截流板和尾楔形块的水动力学原理。以穿浪双体船的阻力性能为目标,对附体的参数进行了增量研究,分别研究了截流板高度、尾楔形块的下压角度和长度的变化对船体阻力性能的影响。利用多学科优化方法,综合船体局部结构重构方法、CFD数值计算方法和最优化理论方法,建立起多学科的综合优化平台。针对传统优化过程中需要频繁重构模型划分网格的问题,利用基于拉伸变形的动网格技术实现了附体结构的自动变形。最后以穿浪双体船的阻力为目标,以航速和截流板的高度为设计参数建立近似模型并利用最优化方法进行优化设计,最终得出了穿浪双体船在设计航速区间内不同速度下的最佳截流板的高度,为可调节截流板的控制调节提供了参考依据。最后利用局部结构重构技术对截流板的外缘形状对穿浪双体船的阻力的影响进行了研究,利用多学科优化平台,分别以设计巡航速度和最大设计航速下的阻力为目标对截流板的外缘形状进行了优化,得出了在特定设计航速下的减阻效果最佳的截流板的外形结构。结果显示,形状优化后与不加装截流板的方案相比阻力分别减小了9.68%和12.42%。