1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 小水线面四体船的兴波干扰预报 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 船舶快速性包含船舶阻力和船舶推进两方面。研究船舶航行中的阻力问题对改善船舶快速性具有重大作用。经过多年的发展，关于船舶阻力研究的手段和方法越来越多，内容越来越深入，准确性越来越高，其对船舶设计和建造的贡献也是越来越突出。 船舶阻力问题是船舶发展史中一直为人们所重视的一个问题 ， 为了研究的方便 ， 人们对船舶的阻力进行了各种分类 ： 根据阻力产生的成因可将其分为粘性阻力和兴波阻力两类 。对于给定航速， 粘性阻力与船舶湿表面面积成正比，但船体湿表面面积受到设计用途和船型参数的限制不
2、易改变或改变不大，而在一定的弗汝德数范围内，兴波阻力对船型的变化相当敏感，如适当的修改船体型线，可使兴波阻力显著降低。因此，用理论的、实验的以及计算的手段探讨兴波阻力的机理，预估实船的兴波阻力，并以此改造优良的船型，一直是船舶阻力和性能研究的中心内容之一。 船舶兴波阻力是船舶在水中航行时 ,由于船体掀起波浪 ,即船行波，产生与船舶前进方向相反的阻力 ,这就是兴波阻力 ， 船舶行驶时，船首对水施加压力，把水劈开而前进，于是就激起了一 组随船前进的波浪，这就是首波。船尾在前进时，水中留出了一个低压区，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波。由于船舶航行时 ,船体兴起了首波和尾波 ,需要能量
3、，形成了兴波阻力。因为它是由于水的压力变化而引起的，所以又叫做压力阻力 百度百科 。行船后面有波浪，波浪的大小与船体的几何特性有密切的联系，搞清这个关系是很有价值的 .从理论上讲，当速度趋于零时，通常在有限速度下预言的兴波阻力公式并不适用，也就是说这些方法的数学解在速度趋于零时不是一致有效的 1。随着船舶向大型化、高速化方向发展，航道对阻力的影响也日 益突出 2。由此可见，兴波干扰已经成为了一个比较热门的话题。 近年来 , 三体船或五体船成为船舶界关注和研究的热点之一 , 而且从概念研究阶段已进入到实用发展阶段。无论是在商用还是在军用上都开始出现了令人瞩目的示范性实船或实验 , 如英国的三体护
4、卫舰 “ RV Triton” ( 研究船 海神号 ) , 澳大利亚 Austal 船厂建造的三体高速客滚型船 (BenchijiguaExpress)等。高速船的兴波阻力是阻力中的主要成分 , 因此有关高速多体船阻力人们已经作了不少的实验研究工作 3-5。 SWATH（小水 线面双体船）是以卓越的耐波性著称的一种高性能船型 ,但与常规单体船相比 ,其较高的阻力和较大的结构重量在一定程度上限制了它的广泛应用 .不少研究者在 SWATH 的船型优化方面做了许多有益的工作 ,并取得了颇为丰硕的成果 ,然而线型优化导致的复杂形状给建造工艺与成本带来了不利影响 ,而且阻力的减小量也是相当有限的 .减小
5、阻力并提高快速性的另一个有效途径是采用多体船方案 ,20 世纪 90 年代洛克希德马丁公司导弹与空间技术分公司 (LMSC)推出的小水线面四体船“ SLICE”号就是其代表作之一 6 。正因为船舶的大发展方向就是大型 化和快速性，此类船舶的兴波阻力所占比重较大，而多体船更是其中的代表，因此，我们研究多体船的兴波干扰预报，还是有必要的。 而我们本次课题研究的，就是小水线面四体船的兴波干扰预报。而对于这一类研究，我们基本上都是采用船舶模型试验来完成。 从目前发表的关于 SWATH阻力性能研究的文献来看 ,研究对象主要是直支柱 SWATH船 ,研究的方法基本上是采用薄船理论兼或边界层修正的方法 7
6、。同样的，我们在进行计算的时候，也可以对这种方法来进行借鉴。在翻阅了部分的文献和书籍后 , 用薄船理论计算多体船的兴波阻力，探讨多体船侧体 之间兴波干扰目前不失为一种简便、可行的方法8 。 合理的船型设计可以显著地减小阻力，提高航速，节约成本。而船型设计的关键技术之一是其水动力性能 (快速性、耐波性和操纵性 )的预报。而其阻力预报是其水动力性能预报的重要内容。它为寻求设计低阻力优良船型以及决定主机功率、设计推进器等提供依据。因此，寻找可靠、准确的船舶阻力预估方法有着十分重要的意义。在主尺度和船型系数范围确定以后，需要估算船舶阻力，比较分析各方案的优劣。利用现行的阻力预估方法建立基于阻力预估的船
7、舶主尺度选优模型有着十分重要的意义。 二、研究的基本 内容，拟解决的主要问题： (l)选择合适的兴波阻力理论，定义本文中船舶阻力表达方法。线性兴波阻力理论己经有了很长的发展历史，很多学者一直致力于 Michell积分兴波阻力公式的应用与发展，尤其近来几年对以瘦长形的高速船船型研究颇多 ; Michell 积分适用于薄船理论，可以定性的分析中、高速船舶的兴波阻力性能。 (2)以 Michell 积分公式为基础，推导出四体薄船兴波阻力表达式 (错列四体薄船 )，该表达式是赵连恩教授在 2005 年推导出来的公式。 三、研究步骤、方法及措施： 先对“薄船”、数学船型等这些概念 进行了解，然后选择合适
8、的兴波阻力理论定义本文中船舶阻力表达。接着以 Michell 积分公式为基础，用简单的数学函数表达船型，进而推导得出错列四体“薄船”的兴波阻力表达式。 基于前面的理论知识，取一四体船作为研究算例，计算其兴波阻力。 四、参考文献： 1 潘伦胜 ;；庄业高； 低速船舶兴波阻力的分析与计算 1984 年 02 期 2 肖人彬；罗云峰；董文良 浅水船舶兴波阻力特性的理论分析 1991 3 Amedeo Migali, Salvatore Miranda, Claudio Pensa. Expermiental study on the efficiency of trimspeed very larg
9、e shipsC/ FAST 2001: 4th- 6th September 2001, Southampton, UK, 2001. 4 Insel M, Molland A F. An investigation into the resistance components of high speed displacement catamaransZ. 1991 The Royal Institution of Naval Architects, Transactions, 1991. 1- 11. 5 Molland A F, Wellicome J F, et al. Resista
10、nce experiments on a systematic series of high speed displacement catamaranforms: Vartiation of length- displacement ratio and breadth- draught patioZ. 1995 The Royal Institution of Naval Ar-chitects, Transactions, 1995. 55- 69. 6 方斌；高霄鹏； 董祖舜；小水线面四体船的阻力特点分析 2003 年 01 期 7 韩端锋； 王庆； 黄德波； 直 /斜支柱 SWATH 的兴波阻力预报 2004-08-24 8 刘昌明； 李云波；李裕龙； 三体船兴波阻力计算方法比较及兴波干扰研究 2009年 05 期
