渔政船阻力、航速预报方法及型线优化研究

论文摘要

渔政船的主要职责是对专属经济区巡航管理、对领土附近岛屿护渔护航、对渔业突发事故救援等。随着海洋在政治经济中地位的上升,渔政船也越来越重要。渔政船属于小型高速船舶,在船舶设计的不同阶段,对这类船舶阻力的计算方法很少,仅有的一些方法也受到船型参数条件的限制。为了提高设计质量,本文致力于在船舶主要参数设计阶段和船型设计阶段找到适用范围广、计算精度高的阻力计算方法以及从降低阻力的角度探讨渔政船型线优化的研究。在船舶主要参数设计阶段,本文将艾尔法和泰勒法的计算图谱输入数据库,通过SQL语句调用ACCESS数据库,快速进行渔政船阻力计算,将计算值与试验值进行比较,得到艾尔法与泰勒法计算渔政船阻力时的修正系数。利用修正得到的有效马力曲线,结合上海交通大学对AU系列螺旋桨的敞水试验资料进行的回归分析结果,通过螺旋桨初步设计,判定该船舶主要参数能否达到设计航速的要求,从而确定船舶主要参数的可行性。在船舶主要参数可行基础上进行型线设计,得到船舶的型线及型值表,探讨根据型值计算阻力的方法。由于渔政船属于高速船舶,因此兴波阻力是总阻力中的主要成分。分别利用Michell积分法、RANKINE源法和Fluent三种水动力学方法计算渔政船的兴波阻力,从而获得更加准确、可靠的渔政船的阻力值。通过将以上三种方法的计算结果与试验结果比较,证明以上三种方法计算的可靠性,并找到适合于渔政船的水动力学计算阻力的方法。在以上三种水动力学方法的基础上,利用SUMT惩罚函数法,结合Michell积分法和RANKINE源法对船舶进行型线优化,将优化后的船舶的兴波阻力系数与原船进行比较,分析优化后的阻力减小的百分比,从而获得阻力性能优良的船型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的理论意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文结构安排
• 2 渔政船阻力计算方法比较分析
• 2.1 阻力计算程序及数据库
• 2.2 数据库建立流程图
• 2.3 艾尔法计算阻力的数据库建立过程
• 2.4 日本渔船有效马力计算方法数据库建立过程
• 2.5 阻力计算方法实用性分析
• 2.5.1 实船船型参数
• 2.5.2 实船设计航速处的阻力计算结果比较
• 2.5.3 实船阻力曲线计算分析
• 2.6 本章小结
• 3 渔政船航速评估方法及算例
• 3.1 AU系列螺旋桨的回归多项式
• 3.2 螺旋桨设计方法
• 3.3 ITTC航速估算方法
• 3.4 螺旋桨计算程序中应用的数值原理
• 3.5 渔船航速预报实例
• 3.6 本章小结
• 4 水动力学方法计算船舶阻力及型线优化
• 4.1 阻力的分类
• 4.2 Michell积分法计算船舶阻力
• 4.3 RANKINE源法计算船舶阻力
• 4.3.1 RANKINE源法计算渔政船兴波阻力的数学模型
• 4.3.2 自由面条件的线性化
• 4.3.3 计算兴波阻力过程
• 4.3.4 计算程序流程
• 4.3.5 渔政船计算实例
• 4.4 基于FLUENT计算渔政船阻力
• 4.5 船型优化
• 4.5.1 惩罚函数法
• 4.5.2 船型优化的数学模型
• 4.5.3 船型优化流程
• 4.5.4 某32m联检船船型优化实例
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢