1、 1 毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 小水线面双体船阻力计算 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 小水线面双体船是近年来才开发的一种高速船 ,我国经过 20年的研究 ,于2000年建成了我国第一艘小水线面双体船。由于这种船在船体结构上的特殊性 ,其航海性能与其它高速船、常规单体船相比有很大不同。小水线面双体船是上世纪 70 年代初出现的一种新型高性能船舶 ,它具有优良的耐波性、 快速性、稳定性及操纵性等显著的航行优点 ,但由于其结构载荷独特 ,结构强度要求高 ,导致其结构复杂、 自重大 ,结构重量 往往比同吨位的单体船舶重 20 30 %。再考虑到小水线面双体船水线面积小
2、 ,纵向倾斜的调整余地小 ,很容易发生纵倾现象 ,对船体结构重量分布有较高的要求。从我国 2000 年设计建造的第一条小水线面双体海关监管艇的实际情况看 ,也存在着结构重量较大问题。因此很有必要对小水线面双体船结构进行优化设计。 小水线面双体船 ,以深置水下的双下潜体、小水线面的双支柱和宽敞的上船体三部分组成。它的特点是由于水线面比单、 双体船都小很多 ,受波浪扰动小 ,所以拥有优良的耐波性 , 能平稳执行海上作业 ,人员晕船率低 , 适于全海 候 , 坚持高出勤率 ;波浪中失速小 ,能在恶劣海情下保持高航速 ,各种航速下运动响应平缓 , 适于在复杂海情下工作 ,上可起降直升机 , 下可收放深
3、潜器、 工作艇 ; 在相对小的排水量下 ,甲板面积及有效舱容宽敞 ,利于总体布局 ,适于承担海上特种作业 ; 操纵性良好 , 利于安全实施海上靠舷登船 ;生存能力较强 ,正常与破损稳性较高 ;船体表现外形简单 , 通常是二线曲面 ,建造工艺没难度 ,而且适宜采用电磁波和水声隐身结构 , 提高全船隐蔽性。但船体结构复杂 ,重量比相当排水量的单体常规船大 ;载重量变化使吃水变化十分敏感 ;双体配套设备量大 , 控制系统复杂 ,造价相对高。可以说 ,小水线面双体船的性能好 , 在高海情下适用范围宽 , 相当排水量下比常规单体船功能强。它是高性能多功能船 ,正处于开始推广应用时期。由于水线面面积较小
4、,所以较小的重量变化就会引起吃水 的大幅度变化 ,2 这是 SWATH 船的又一主要特点 .船设置较完备的压载水舱 ,当航行过程中燃油减少时 ,应及时打人压载水 以保持其正常吃水状态 。另外 ,SWATH 船的每厘米吃水吨数仅相当于同排水量单体船的 20%一 40% ,它在破舱后的浮性是非常坏的。对单体船 ,人们通常只考虑其横稳性 。 而对 SWATH 船 ,必须同时考虑其横稳性和纵稳性。 SWATH 船每横倾 1所需的横倾力矩与单体船基本相同 ,但其纵倾时的恢复力矩仅为单体船的 10%一 20%。所以SWATH船的纵稳性必须引起足够重视 ,尤其是当它高速航行时 ,会产生较大的首倾 ,并且纵倾
5、力矩对船舶纵倾角非常敏感。为了克服这个缺点 ,通常在船体首部或尾部内侧设稳定鳍 ,以消除高速航行时的首倾力矩稳定鳍是可控制的 ,由人工控制或自动控制。 SWATH 船优良的耐波性表现在以下三个方面 :在波浪中的运动幅值和加速度均大大低于同排水量的单体船 ;垂荡、纵摇和横荡运动的固有周期较长 ,这 样有可能避开了不规则海浪中最频的谐波周期 ,从而避免了谐摇运动 ;可以使用较小面积的减摇鳍来消除纵摇。需要指出的是 ,SWATH 船优良的耐波性是就大多数海况而言的 ,但随浪和尾斜浪航行除外在这两种海况下 ,纵摇幅度明显大于横浪和迎浪航行时的纵摇幅度。 SWATH 船的主体与支体构成两个细长片体 ,因
6、 此其航向稳定性不论在低速航行还是高速航行均很好。另外 ,SWATH 船为双车双舵船 ,相距较远的两个螺旋桨使装在桨后的舵的效率提高 ,从而使低速航行时的旋回性亦较好。但在高速航行时 ,其旋回性不好。以“ Kaimalino” 号为例 ,高 速航行时的旋回初径超过 12 倍船长。但是 ,如果考虑排水量相当时 ,由于 SWATH 船的船长比单体船小 30%一 45%,所以其旋回初径的绝对值与同排水量的单体船相比 ,略大一些。小水线面双体船与同排水量的单体船相比，空船重量大 10%-15%，并且部分结构采用轻金属，因此造价高。主机与轴系的维护与检修比较困难。因为主机体与支柱内部空间比较小。甲板面积
7、宽敞。 小水线面双体船的耐波性非常好 ,尤其是在迎浪时显得格外突出 。但随浪航行和尾斜浪航行时的运动幅度较大。 小水线面双体船的航速较高 ,一般均在以上。小水线面双体船的每 厘米吃水吨数小 ,因此在航行 中必须随时打人压载水 ,以弥补燃料消耗后的重量损失 ,保持正常吃水状态。其破损后的浮性非常坏 。 小水线面双体船在高速航行时有首倾现象 ,需调节稳定鳍加以控制 。小水3 线面双体船的航向稳定性很好 ,低速航行时的稳定性也好 ,但高速航行时的旋回性比同船长的单体船差很大 ,与同排水量的单体船略差一些。 小水线 面双体船主机与轴 系的维护与检修 比较困难。 此次课题 是双水线面双体船阻力计算 ，我
8、希望通过这次的设计对 小水线面双体船的性能 和运用上有一个比较整体的认识，并且通过分析、研究、 建模 、 计算 等工作，从 计算小水线面双体船阻力计算 。在 计算过程中 ,应用 Gambit 件进行建模 ,Fluent 进行计算阻力， 在设计的各阶段尽量满足规范 、 相关法则及任务书的 要求 。 二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题： 学会用 Gambit 建模 设置计算域 画网格 学会 Fluent 计算 学会怎么用 Gambit 建船模幷用 Fluent 计算阻力 分析计算结果 三、 研究步骤、方法及措施： 1.用 Gambit 建模。设置计算域 画网格 2.学习用 Fluent 计算。
9、 3.用 GAMBIT 建船模，设置计算域画网格。 4.用 FLUENT 计算船模阻 力。 四、参考文献 1陈宁 . MDT 在船舶机舱动力管系布置中的应用 J.大连工学院学报 .2002,4(2)： 30-36. 2Gore.JL.SWATH SHIPSM.Naval Engineers Journal,1985:130 140. 3黄鼎良 .小水线面双体船性能原理 M.国防工业出版社 .1993:30 78. 4益其乐、曹谨忠等 .小水线面双体船的耐波性研究 A.中国船舶工业总公司702 所报告 C.1981:27-33 . 5钱耀鑫 . 恽秋琴 .小水线面双体船模型 M-8503 耐波性
10、试验报告 A.中国船舶科学研究中心 C.1987:9-12. 6黄鼎良 .李向群 .小水线面双体（ SWATH） 船纵向运动的控制 J.大连工学院学4 报 .1987,23(3):21-24. 7黄鼎良 .王新平 .小水线面双体船阻力理论预报 J.大连工学院学报 .1986,4(8):12-15. 8葛纬祯等 .小水线面双体船阻力估算方法 D.北京：船舶性能研究所 ,1985（ 2） 9于天江 .小水线面双体船阻力特性的试验研究 D.北京： 船舶性能研究所，1982（ 2） 10韩占忠 、 王敬 、 兰小平 编 .FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 M.北京 :理工大学出版社 ,2007:19. 11韩占忠 、 王敬 、 兰小平 编 .FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 M.北京 :理工大学出版社 ,2007:20. 12 BMW SAUBER F1 TEAM RACES TO FRONT WITH FLUENT CFDJ . THEISSEN, Mario Mainframe Computing. 2007, 20（ 12）： 7-8.
