7000吨成品油船的球首优化研究

论文摘要

随着各种各样高新技术的发展,人类开发海洋的领域不断扩大,世界各海洋大国都把海洋研究放到重要地位。可以说,二十一世纪是海洋的世纪,谁控制了海洋,谁就掌握了在世界事务中的话事权。随着海洋科学研究的不断深入,船舶与海洋工程领域也得到飞速发展,相关技术进一步提高。船舶阻力性能研究一直都是船舶工程领域重点研究的课题。不断的进行船型阻力性能的优化、不断寻求各种准确、可靠、便捷的阻力预报方法一直船舶水动力专家门孜孜以求的目标。随着计算科学技术的发展,流体力学理论以及各种数值方法的进一步完善,计算流体力学（CFD）在船舶水动力研究中得到越来越广泛的应用。利用计算流体力学,直接模拟各种复杂表面流体流动情况,得到详细流场信息,为船舶水动力研究工作者提供了准确、高效的方法。本文介绍了CFD的发展,各种船体阻力成分的成因及理论计算方法。以7000吨成品油船为研究对象,在其型线基础上分别设计了5个不同参数的球首模型。利用CFD方法对各个模型进行了水动力性能计算。利用高阶面元法进行兴波计算,利用边界层方法和求解雷诺平均的Navier-Stokes方程计算粘性阻力。根据模型试验与计算模型进行了比较,分析CFD计算的准确性以及需要改进的地方。本文主要的研究工作和结论:（1）对船舶阻力性能研究领域的理论方法以及CFD计算方法进行了研究和分析,得出各种方法的优缺点以及局限性。（2）根据球首的几何参数,建立了5个球首模型,利用CFD方法计算了各个模型下的阻力成分的大小,通过阻力最小方法得出最优模型。（3）经过计算比较CFD计算结果与模型试验结果,验证CFD计算方法的准确性以及实用性。可以得到,CFD计算在模型试验雷诺数下摩擦阻力是比较精确的,兴波阻力也可以得到较好的预报,但是在粘压阻力计算中还存在不足之处。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究的背景和意义
• 1.1.1 本文研究的背景
• 1.1.2 本文研究的目标和意义
• 1.2 本文的主要研究内容和方法
• 1.2.1 本文研究的主要内容
• 1.2.2 本文研究的方法
• 第二章 船舶阻力理论及计算方法
• 2.1 船舶阻力的成因及分类
• 2.1.1 船体阻力的成因
• 2.1.2 船体阻力的分类
• 2.1.3 船体阻力的相似定律
• 2.2 粘性阻力
• 2.2.1 摩擦阻力
• 2.2.2 粘压阻力
• 2.2.3 粘性阻力的数值计算
• 2.3 兴波阻力
• 2.3.1 兴波阻力的经验算法
• 2.3.2 Michell 积分
• 2.3.3 格林函数
• 2.3.4 兴波阻力计算
• 第三章 船型参数及球首优化方法
• 3.1 球首概述
• 3.2 球首的几何描述
• 3.3 球首的优化方法
• 第四章 7000 吨成品油船球首优化算例
• 4.1 船型主要参数
• 4.2 球首几何数据
• 4.3 计算结果
• 4.4 结果分析
• 第五章 结论
• 5.1 论文主要工作
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文