斜支柱小水线面双体船的兴波阻力研究

论文摘要

小水线面双体船（Small Water-plane Area Twin Hull,SWATH）由深置于水下的左右两个潜体、宽敞的上船体和连接下潜体的支柱三部分组成,该船型兴波小、耐波性能好、甲板面积大,综合性能比较优秀。本文的研究对象是一艘斜支柱小水线面双体船,支柱的倾斜,使得该双体船的单侧船体结构出现不对称现象。现在国内针对小水线面双体船的兴波阻力研究大都集中在对于直支柱小水线面双体船的兴波阻力预报,一些经验公式也都是针对直支柱的情况;与之相比,针对斜支柱小水线面双体船的兴波阻力计算和预报却很少。为了解决斜支柱小水线面双体船在前期设计和方案优化中的兴波阻力性能预报这一问题,本文对斜支柱小水线面双体船的兴波阻力进行了研究和计算。结合实际情况,选择Noblesse新细长船理论作为计算的理论基础,利用数值计算的方法对其兴波阻力性能进行计算,为斜支柱小水线面双体船线型的后期优化提供依据。本文在现有的Noblesse新细长船理论基础上,建立非对称结构情况下的兴波阻力数值计算模型,并以一艘斜支柱小水线面双体船为例,编写Fortran程序计算其零阶线性兴波阻力。并通过与CFD商用软件计算结果之间的比较,检验程序计算结果的可用性和可靠性。最后,在前面计算和比较的基础之上,比较和分析支柱倾斜角度、吃水深度、支柱位置和形状对小水线面双体船整体兴波阻力系数的影响情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 小水线面双体船简介
• 1.2.1 历史及展概况
• 1.2.2 性能特点
• 1.2.3 SWATH 的兴波阻力特点
• 1.3 工作任务和内容
• 第二章 船体兴波的相关理论及其应用
• 2.1 理想流体的兴波理论
• 2.1.1 线性兴波理论
• 2.1.2 非线性兴波理论
• 2.2 兴波阻力的数值计算方法
• 2.3 线性兴波阻力理论的应用
• 2.4 线性兴波阻力理论的数值计算方法
• 2.4.1 线性兴波阻力理论的基本假设
• 2.4.2 线性兴波阻力理论的边界条件
• 2.4.3 线性化自由面边界条件
• 2.5 新细长船理论的数值求解
• 2.5.1 基本思想
• 2.5.2 定解条件
• 2.5.3 速度势与阻力公式
• 2.6 计算流体力学（CFD）
• 2.6.1 CFD 发展概况
• 2.6.2 商用CFD 计算软件
• 2.7 本章小结
• 第三章 斜支柱SWATH 兴波阻力计算方法
• 3.1 兴波阻力计算公式
• 3.2 数值计算方法
• 3.2.1 物面积分
• 3.2.2 水线积分
• 3.3 特殊函数
• 3.3.1 Bessel 函数
• 3.3.2 Legendre 方程
• 3.4 本章小结
• 第四章 斜支柱SWATH 兴波阻力计算实例
• 4.1 编程计算
• 4.1.1 建立模型
• 4.1.2 网格划分
• 4.1.3 网格节点编号
• 4.2 影响计算结果的因素的确定
• 4.2.1 波向角的积分范围
• 4.2.2 水线积分对计算结果的影响
• 4.3 计算结果的比对
• 4.4 本章小结
• 第五章 小水线面双体船的兴波阻力性能
• 5.1 支柱倾斜角度对兴波阻力的影响
• 5.2 吃水对兴波阻力的影响
• 5.3 支柱位置对兴波阻力的影响
• 5.4 支柱形状对SWATH 兴波性能的影响
• 5.4.1 支柱形状对直支柱SWATH 兴波性能的影响
• 5.4.2 支柱形状对斜支柱SWATH 兴波性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 前景和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文