基于CFD的三体船水动力性能计算
近年来,随着人们对海洋资源开发的日益迫切以及国际间领海争议的日益激烈,人们对海上运输工具——船舶提出了更高的要求。高性能船舶也越来越备受关注。
与此同时,由于计算机技术的飞速发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)发展迅速。CFD由于其设计周期短、成本低、精度高等优点,近年来已逐渐成为科研人员设计新船型的主要方法。
本文基于CFD分析软件STAR-CCM+对不同构型的三体船进行了静水阻力、静水航态、波浪总阻力、零航速横摇等水动力性能的计算研究。首先,本文对不同构型的三体船进行了0.130<Fr<0.805范围内静水阻力和静水航态的数值计算。
针对不同构型的三体船,对比分析了其试验数据和数值模拟的结果,并给出了相对误差。当三体船周边出现喷溅现象时,相对误差较大；当三体船的体积傅汝德数Fr▽较高时,其航态与排水航行状态相比发生了明显的变化。
当计算工况的体积傅汝德数Fr▽较高时,应该放开三体船相应的自由度。随后,本文对不同构型的三体船进行了遭遇频率4.0rad/s<ωe<15.7rad/s 范围内波浪总阻力的数值计算。
相同航速的情况下,在某个遭遇频率范围内三体船的波浪总阻力相对较大,低于或高于这个频率范围的波浪总阻力大致相等。波浪总阻力成分的分析结果表明：造成不同构型的波浪总阻力曲线差异的主要原因是不同构型三体船间的“压阻力”曲线的变化情况不一致；遭遇频率较大或者较小时,各阻力成分(“摩擦阻力”和“压阻力”)的变化幅值均较小,即各阻力成分的数值相对稳定。
最后,本文对不同构型的三体船进行了2.5rad/s<ωe<5.6rad/s范围内零航速横摇运动的数值计算研究。数值计算结果表明：当遭遇频率频率较小时,随着遭遇频率的减小横摇运动响应因子RAO趋于某一个常数。
当遭遇频率较大时,随着遭遇频率的增大,横摇运动响应因子RAO先增大后减小；随着遭遇频率的增大,三体船的横摇运动响应因子RAO与三体船的横向受力有相同的趋势,而且其曲线对应的峰值点和拐点相同。
第三章螺旋桨基础理论及水动力特性 关于使用螺旋桨作为船舶推进器的思想很早就已确立，各国发明家先后提出过很多螺旋推进器的设计。在长期的实践过程中，螺旋桨的形状不断改善。自十九世纪后期，各国科学家与工程师提出多种关于推进器的理论，早期的推进器理论大致可分为两派。其中一派认为：螺旋桨之推力乃因其工作时使水产生动量变化所致，所以可通过水之动量变更率来计算推力，此类理论可称为动量理论。另一派则注重螺旋桨每一叶元体所受之力，据以计算整个螺旋桨的推力和转矩，此类理论可称为叶元体理论。它们彼此不相关联，又各能自圆其说，对于解释螺旋桨性能各有其便利处，然亦各有其缺点。 其后，流体力学中的机翼理论应用于螺旋桨，解释叶元体的受力与水之速度变更关系，将上述两派理论联系起来而发展成螺旋桨环流理论。从环流理论模型的建立至今已有六十多年的历史，在不断发展的基础上已日趋完善。尤其近二十年来，由于电子计算机的发展和应用，使繁复的理论计算得以实现，并促使其不断完善。 虽然动量理论中忽略的因素过多，所得到的结果与实际情况有一定距离，但这个理论能简略地说明推进器产生推力的原因，某些结论有一定的实际意义，故在本章中先对此种理论作必要介绍，再用螺旋桨环流理论的观点分析作用在桨叶上的力和力矩，并阐明螺旋桨工作的水动力特性。至于对环流理论的进一步探讨，将在第十二章中再行介绍。 §3-1 理想推进器理论 一、理想推进器的概念和力学模型 推进器一般都是依靠拨水向后来产生推力的，而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度(通常称为诱导速度)。显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关。因而我们可以应用流体力学中的动量定理，研究推进器所形成的流动图案来求得它的水动力性能。为了使问题简单起见，假定： （1）推进器为一轴向尺度趋于零，水可自由通过的盘，此盘可以拨水向后称为鼓动盘(具有吸收外来功率并推水向后的功能)。 （2）水流速度和压力在盘面上均匀分布。 （3）水为不可压缩的理想流体。 根据这些假定而得到的推进器理论，称为理想推进器理论。它可用于螺旋桨、明轮、喷水推进器等，差别仅在于推进器区域内的水流断面的取法不同。例如，对于螺旋桨而言，其水流断面为盘面，对于明轮而言，其水流断面为桨板的浸水板面。 设推进器在无限的静止流体中以速度V A前进，为了获得稳定的流动图案，我们应用运动 260
小水线面三体船初探 班级20080112 学号2008011229 姓名陶伯政
摘要 进入21世纪以来，各种高性能船舶的研究越来越多，在小水线面三体船方面，主要集中在细长型小水线面三体船(高速小水线面三体船)及小水线面小水线面三体船上。随着人们对船舶的稳性、耐波性等性能的要求越来越高，小水线面三体船作为一种高性能新船型，正在引起人们极大的关注。由于其独特的船型、优良的性能及在主要技术性能方面的诸多优势，小水线面三体船必将在军用、民用市场有广阔的应用前景。 关键词：高速三体船小水线面三体船 一、发展概况 当代小水线面三体船的研究己有30多年的历程，直到上世纪90年代中期以后高速小水线面三体船(细长型)的研究才取得了较大发展.这期间国内外高速小水线面三体船(细长型)的研究主要集中在水动力理论、模型试验、船型优化以及概念设计等方面，也有少量关于结构强度方面的文献。小水线面三体船其水下部分是由一个主船体和两个小侧体组成的，两个侧体一般对称地摆放在主船体的两侧，三个船体均为细长船体，通过连接桥将主体和两个侧体连接成一体。 图1.1 小水线面三体船中横剖面 图1.2 小水线面三体船局部模型
国内的小水线面三体船研究起步较晚，始于上世纪90年代末期。国内在小水线面小水线面三体船方面的研究还较少，上海交通大学进行了一些初步的阻力研究和试验。一批与哈尔滨工程大学为首的高校和科研院所主要通过模拟或是模型探索性研究小水线面三体船的耐波阻力，操纵性。而在抗沉性、材料，前沿技术方面限于各种原因而研究较少。下图1.3为我校设计制作的细长型高速小水线面三体船模型。 图1.3 高速小水线面三体船模型试验 如图1.5 为瑞典QinetiQ公司和OTG公司设计的Tri/SWA TH模型图。 图1.4 Tri/SWA TH模型图 到目前为止，世界范围内己经出现了多艘小水线面三体船型的实船。2000年5月6日，英国海军一艘名为“海神”号(RVTriton)的三体试验舰建成并顺利下水，三体舰船第一次从纸上浮到海上。该舰长97米，宽22.5米，排水量1100吨，最高航速20节，续航力3000海里。图1.6英国海军“海神”号三体试验舰
第１７卷第２期２００５年４月 海军工程大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＮＡＶＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹｏＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖ０１．１７Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００５ 文章编号：ｌ００９—３４８６（２００５）０２—００４３一０６ 高速三体船研究综述 卢晓平，郦云，董祖舜 （海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉４３００３３） 摘要：从水动力理论、模型试验和船型优化等方面对高速三体船的研究进展进行了综述，阐述了高速三体船的应用前景，归纳评述了有关的研究成果和尚存在的问题，并提出了关于这种新船型的若干研究方向． 关键词：船舶水动力；三体船；模型试验；船型优化 中图分类号：Ｕ６７４．９５１文献标识码：Ａ ＡｒｅｓｅａｒＣｈｓｕｍｍａｒｙｏｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒｉｍａｒａｎ ＬＵＸｉａｏ—ｐｉｎｇ，ＬＩＹｕｎ，ＤＯＮＧＺｕ—ｓｈｕｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＰｏｗｅｒ，ＮａｖａｌＵｎｉｖ．ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｕｍｍａｒｙｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒｉｍａｒａｎｉｓｍａｄｅ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓ３ｐａｒｔｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ，ｍｏｄｅｌｔｅｓｔａｎｄｓｈｉｐｆｏｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｂｊｅｃｔｓａｂｏｕｔｔｈｉｓｎｅｗｓｈｉｐｆｏｒｍａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｔｒｉｍａｒａｎ；ｓｈｉｐｍｏｄｅｌｔｅｓｔ；ｓｈｉｐｆｏｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ 近年来，特种排水型高性能船型的研究趋于活跃，如深Ｖ型船、小水线面双体船以及穿浪双体船等都是研究和实用较多的船型，还有一种新船型高速三体船引起了人们很大的关注．高速三体船水下部分由中体（主船体）和两个小侧体（辅船体）组成，３个船体均为细长片体，中体比普通单体船更加瘦长（Ｌ／Ｂ大约在１２到１８之间），侧体排水量不超过中体排水量的１０％，连接桥将侧体与中体连接成一体．这种船型构造使高速三体船的兴波阻力小，２个侧
污水处理技术之常见的污水处理工艺计算公式 北极星环保网讯:本文收集了最常见的AO脱氮工艺的计算书，工艺流程为格栅—调节池—AO—二沉池，每一个流程都有相应的计算书汇总，仅供大家参考！ 格栅 1、功能描述 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎石、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。按照栅栅条的净间隙，可分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）。 2、设计要点 设置格栅的目的是拦截废水中粗大的悬浮物，首先废水的水质选择栅条净间隙，然后废水的水量和栅条净间隙来计算格栅的一些参数（B、L），得到的这些参数就可以选择格栅的型号。工业废水一般采用e=5mm,如造纸废水、制糖废水、制药废水等。采用格栅的型号一般有固定格栅、回转式机械格栅。 3、格栅的设计 （1）栅槽宽度
（2）过栅的水头损失：
式中： h1——过栅水头损失，m ； h0——计算水头损失，m ； g ——重力加速度，9.81m/s2 k ——系数，格栅受污染堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3； ξ ——阻力系数，与栅条断面形状有关，，当为矩形断面时，β= 2.42。（其他形状断面的系数可参照废水设计手册） （3）栅槽总高度： 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。 式中： H ——栅槽总高度，m ； h0 ——栅前水深，m ； g ——栅前渠道超高，m，一般用0.3m。 （4）栅槽总长度：
调节池 1、功能描述 调节池主要起到收集污水，调节水量，均匀水质的作用。 2、设计要点 调节池的水力停留时间（HRT）一般取4-6h；其有效高度一般取4-5m，设计时，按水力停留时间计算池容并确定其规格。 3、调节池设计计算：
多体船水动力性能最新研究进展 汇报人：杨博 本次汇报内容 1、多体船发展历史 2、多体船水动力研究方法 3、多体船未来趋势
多体船发展——三体船 三体船由三个船体组成，中间的主体主尺度较大，两侧 各有一个大小相同的辅助船体。目前世界各国建造的三 体船主要有两种形式：一种是Tricat三体船, 它是两个细长片体的中间布置了一个伸出片体的船首，进而形成了一 种双体船加一个船首的三体船型，如1999年，澳大利亚 Austal公司建造的Tricat三体旅游船，该船在7级风、浪高 2.5 米的海浪下能消除船首砰击，有效地减少船在浪髙2.5 米以上的海浪中的纵摇运动；另一种是Trimaran三体船，它是一个细长船体和两个舷外浮体相结合形成的一种三 体船型，如泰晤士渡船公司建造的髙Trimaran三体船“埃 比尼泽.斯克鲁奇”号，该船在试航和使用过程中反映出 良好的快速性、机动性和稳定性。 多体船发展——三体船
多体船发展——三体船 优势：适航性优于单体船且中高速阻力性能优于单体船和双体船，具有更宽的甲板，有利于舱室的布置；三体船具有很好的隐身性，侧体的存在使得其稳性得到了提高从而提高了生存能力。 劣势：其缺点是结构复杂，重量较大，设计难度大，操纵性稍差，建造、下水、锚泊和进坞比较困难。在稳定 性较好的同时必然要承受较大的弯曲和扭转力矩 发展：英国在三体船建造实验上具有领先优势，2000年英国海军耗资1300万英镑研制的世界“海神”号试验舰 建成下水。美国最早与英国合作研制三体舰，曾一起参 与“海神”号试验，对舰体结构、运动等数据进行了记 录和分析。后来美国独立进行三体舰概念设计，2008年 建成下水的三体船型濒海战斗舰“独立号”。 多体船发展——五体船 五体船的高速状态下的阻力小，高海况下的失速 也非常小，有良好的快速性和适航性。与三体船 相比，其两对小侧体有利于提高船舶的破舱稳性 ，在高速航行时发生埋首现象的频率也比较低， 同时，其甲板面积更加宽阔，有利于总布置。五 体船的诸多特点使其非常适用于大型髙速客货渡 轮和军用舰船。
MBR污水处理工艺设计 一、课程设计题目 度假村污水处理工程设计 二、课程设计的原始资料 1、污水水量、水质 （1）设计规模 某度假村管理人员共有200人，另有大量外来人员和游客，由于旅游区污水水量季节性变化大，初步统计高峰期水量约为300m3/d，旅游淡季水量低于70m3/d，常年水量为100—150m3/d，自行确定设计水量。 （2）进水水质 处理的对象为餐饮废水和居民区生活污水。进水水质： 项目COD BOD5SS pH NH3-N TP 含量/(mg/L) 150-250 90-150 200-240 7.0-7.5 35-55 4-5 2、污水处理要求 污水处理后水质应优于《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB18921-2002） 项目BOD5SS pH NH3-N TP 含量/(mg/L) 6 10 6.0-9.0 5 0.5 3、处理工艺 污水拟采用MBR工艺处理 4、气象资料 常年主导风向为西南风 5、污水排水接纳河流资料 该污水处理设施的出水需要回用于度假村内景观湖泊，最高水位为103米，常年水位为100米，枯水位为98米 6、厂址及场地现状 进入该污水处理设施污水管端点的地面标高为109米
三、工艺流程图 图1 工艺流程图 四、参考资料 1.《水污染控制工程》教材 2. 《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB18921-2002） 3.《给排水设计手册》 4、《给水排水快速设计手册》 5．《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002） 6.《MBR设计手册》 7．《膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用》顾国维、何义亮编著8．《简明管道工手册》第2版 五、细格栅的工艺设计 1.细格栅设计参数 (1)栅前水深h=0.1m； (2)过栅流速v=0.6m/s； (3)格栅间隙b 细=0.005m； (4)栅条宽度s=0.01m； (5)格栅安装倾角α=60?。 2.细格栅的设计计算 本设计选用两细格栅，一用一备 1)栅条间隙数：
什么是三体船、三体船优缺点 三体船由来 三体船是以军事应用为目的而发展的一种新船型，起步迄今不过20年。 与单体船相比，三体设计具有更快的航速、更低的燃料消耗、更好的适航稳定性和更出色的操纵性，战场生存能力更为出色。 三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多，其宽大的甲板面积，更有利于舰载机的起降。中间的主船体内可放置重要设备和弹药，两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用，在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤，大大提高了舰船的生存能力。船体设计采用内倾斜边和雷达吸波材料，具有较小的雷达反射面积，船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。 三体船详细介绍 三体船主要由三个船体组成，其中间为主船体，尺度约占排水体积的90%，两侧并肩各有一个大小相同的辅助船体，其主要特点是中高速阻力性能优于单体船和双体船，适航性优于单体船，甲板面积宽敞，便于舱室布置；由于主船体和两侧辅体的屏蔽，全船具有隐身性和较高的生存能力。其缺点是结构复杂，重量较大，设计难度大，操纵性稍差，建造、下水、锚泊和进坞比较困难。也正是由于三体船具有很大的制造难度，目前各国一般在建造大中型舰艇时才考虑这一舰型。除美国和英国外，目前日本也在考虑建造未来型三体战斗舰艇，在2007年日本防卫省军事研发机构公开展示的资料中，就出现了一种4000吨级的舰船设计。
资料显示它能够以高速或者低速航行，同时能利用雷达和材料增强其隐身能力。其设计与LCS2十分相似。 三体船有三个瘦长的船体共享一个主甲板及上层结构，使用涡轮喷嘴发动机，通过向后喷水获取反作用力向前推进，比普通螺旋桨推动更快速，而在高速时，三体瘦长的船身能降低阻力。而且船体稳度高，不易翻船（但若风浪过大，翻过90度后，因为没有单体船的静稳度扶正力矩，反而有灭顶之虞） 尽管三体舰的“噱头”让濒海战斗舰成为世界海军界近年来最大的热点，但军事专家也指出，濒海战斗舰还存在一些深层次的问题：濒海战斗舰更多地只能担负相对单一的行动，很难一次性地完成近海海域的所有或多种作战任务。虽然从理论上讲，它能装设可迅速互换的多种模块（反舰、反潜或反水雷），但针对每次具体的海上作战任务，在出海行动前只能更换和使用其中一种模块；一旦海上行动临时发生变化或遇到特殊情况时，已装设的模块便因无法及时更换而将难以适应新任务的需要。因此在可预见的未来，濒海战斗舰还无法取代两栖攻击舰（因不具备装载大型武器能力）、驱逐舰（因不具备较强的防空能力）、扫雷舰（因不具备高效的扫猎雷能力）等水面舰艇，而成为未来近海海域唯一、可靠的海上作战平台。 三体船的优缺点 优点 三体船型战舰之所以备受各国的青睐，主要在于它与生俱来的优点：[2]
山东理工大学 《水污染控制工程》课程设计题目：孤岛新镇污水处理厂设计 学院：资环学院 专业班级：环本0803班 姓名：李聪聪 序号：27号 指导教师：尚贞晓 课程设计时间：2011年12月12日~2011年12月30号共3周
第一章设计任务及资料 1.1设计任务 孤岛新镇6.46万吨/日污水处理厂工艺设计。 1.2设计目的及意义 1.2.1设计目的 孤岛新镇位于山东省黄河入海口的原黄泛区内。东径118050＇~118053＇，北纬37064＇~37057＇，向北15公里为渤海湾。向东10公里临莱州，向南20公里为现黄河入海口，距东营市（胜利油田指挥部）约60公里，该镇地处黄河下游三角洲河道改流摆动地区内。 该镇附近区域为胜利油田所属的孤岛油田和两桩油田。地下蕴藏着丰富的石油资源。为了开发这些油田并考虑黄河下游三角洲的长远发展。胜利油田指挥部决定兴建孤岛新镇，使之成为孤岛油田和两桩油田的生活居住中心和生产指挥与科研中心，成为一个新型的社会主义现代化的综合石油城。根据该镇总体规划，该镇具有完备的社会基础和工程基础设施。有完备的城市交通、给水排水、供电、供暖、电信等设施，并考虑今后的发展与扩建的需要。 因此，为保护环境，防治水污染问题，建设城市污水治理工程势在必行。 1.2.2设计意义 设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中的一个有机组成部分，是培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识以及分析解决实际问题能力的重要一环。它与其他教学环节紧密配合，相辅相成，在某种程度上是前面各个环节的继续、深化和发展。 我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR、 CASS等多种工艺，以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。 其次，做本设计可以使我得到很大的提高，可在不同程度上提高调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计
先进船型与船体结构设计技术 1 概述 1.1船型与船体结构设计技术的概念与内涵 船型，通常指船舶的类型，按不同的分类标准可以划分为许多种不同的船型。例如按载货方式可分为散货船、油船、集装箱船，其中散货船又有灵便型、巴拿马型、超巴拿马型、好望角型等系列；按航行姿态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、地效翼船等；按推进器型式可分为螺旋桨推进船、喷水推进船、明轮船等；按动力装置种类可分为柴油机推进船、电力推进船、燃气动力装置船、核动力装置船等。 船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题，保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。船体结构设计应考虑以下几方面：1）安全性，结构设计应保证船舶在各种外力作用下，具有一定的强度和防振性能。2）适用性，结构的布置与构件尺度的选用应符合营运的要求。3）整体性，结构设计必须与船舶性能、轮机、没备、电气及通风等设计密切配合，确保船舶在各个方面都具有良好的工作性能。4）工艺性，结构形式与连接形式的选择应便于施工，选用结构材料应适当减少规格，根据船厂的设备情况和生产组织管理等特点，采用先进、高效、经济的工艺措施。5）经济性，考虑上述方面条件下，力求减少结构的重量，材料选用恰当，使船舶具有更好的经济性能。 1.2 重要性 在国防工业领域，采用新的结构形式、新材料、新型推进方式等新技术开发先进船型，是改善海军舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。近十几年来，随着科技的进步，海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高；在对近海作战能力的不断重视下，舰船在浅水海域作战需要小吃水，为安装模块化装备需要宽大甲板面积，快速航渡需要高航速。常规单体船型虽然推进效率较高、超载能力强、船体结构简单、维修方便、造价低，但已较难在耐波性、快速性方面作大幅度改进。应用新技术研究开发新船型，成为军事大国提高国防工业和海军作战水平的重要途径之一。 新的船型开发离不开先进的船体结构设计技术。船型研发周期长、成本高、舰船使用期长、环境和载荷恶劣，在其使用期内可能遭遇到多种随机事故或战斗伤害，损害一旦发生，将对结构产生不利影响，导致整个船体结构失去工作或战斗能力，也造成很大的经济损失。因此，要求船体结构设计技术不断进步、领先，船体线型最优化、构件尺寸合理，工况和承载能力计算和校核精确，以支撑先进可靠的船型开发。 2 国外研究现状 船型与船体结构设计技术在国防工业领域的研究和发展突出体现在海军舰艇的需求不断升级，促使一些先进船型的开发、试验和发展，对船舶设计技术的要求也不断提高。 多体船型主要有双体船、三体船、四体船和五体船等，同单体船相比，多体船具有更加优越的浮性和稳性、耐波性、机动性和隐身性，能够大量装载，抗打击能力强，在民用和军用领域得到了广泛的应用，其各船型也是各军事大国研究的热点。小水线面双体船(SWATH)、穿浪双体船是高性能船舶中发展较快、趋于成熟的船型。美国多年来一直大力开发小水线面双体船，在小水线面双体船的线型、流体、结构、耐波性、操纵性等基础理论与研究试验方面取得了一系列成果，并拥有相当的技术储备。自1973年到21世纪初，美国开发了“卡玛利诺”号、“海影”号、“胜利”号、“搜索”号、“海刀锋”号和“无瑕”号等6型小水线面双体船型的水声监听船、试验船等。2005年，法国研制出一种SWATH型近海巡逻舰，该舰排水量2000吨，采用全电力推进系统，航速12节时续航力达5000海里，并可在6级海况下正常作业。澳大利亚INCAT公司租借给美海军的Incat 050型“联合探险”号、Incat 060型“矛头”号，以及Incat 061型等穿浪双体高速船舶用于进行系列试验、评估及操作使用。英国海军2000年
第41卷 第1期2017年2月 武汉理工大学学报（交通科学与工程版） Journal of W uhan U niversity of Technology (T ransportation Science & Engineering) Vol. 41 No. 1 Feb.2016 非线性水动力导数的数值计算与研究& 赵小仨u徐海祥1>2) (高性能船舶技术教育部重点实验室1:1武汉430063)(武汉理工大学交通学院2)武汉430063)摘要：针对船舶的非线性运动难以界定和非线性运动难以预报的问题，以供应船为研究对象，采用 C F D商用软件F L U E N T，结合动网格技术对大振幅平面运动机构试验进行数值模拟，通过对比不 同工况的流场压力云图，分析得出供应船水动力达到非线性的振幅范围.设计供应船非线性运动的试验方案，分别模拟不同频率时的大漂角斜航运动及大振幅的纯纵荡、纯横荡、纯首摇、组合运 动，拟合得到接近零频率的非线性水动力导数. 关键词：非线性水动力；大振幅P M M试验；数值计算；供应船 中图法分类号：U661. 33 doi：10. 3963/j. issn. 2095-3844. 2017. 01. 014 〇引言 船舶操纵性与船舶航行安全紧密相关，是重 要的水动力性能之一.近些年，国际海事组织（in- ternational m aritim e organization, IM O)前后颁布了 A. 751(18)和MSC. 137(76)号决议，针对船 舶操纵性的问题提出了明确的要求，并建议各国 政府机构按要求执行.SIM M A N2008和SIM- M AN 2014 的研讨会，评估T C F D(co m p u tatio n- al fluid dynam ics, C F D)方法预报船舶操纵性的 能力?第 25 届 IT T C(international tow ing tank conference，IT T C)操纵会议对现有的船舶操纵性预报方法做了总结.总之，船舶操纵性能越来越 受到造船界的重视[>3]. 水动力导数对船舶操纵性的预报至关重要.目前，通过平面运动机构试验（planar motion mechanism test,PM M)确定船舶水动力导数是最可靠的方法之一.从SIM M AN2008发布了针 对三个标准船模进行的P M M试验的实验数据以 来，国内外学者开始对C F D模拟P M M试验进行 探究?T u rnock等[4_12]用C F D软件模拟小振幅P M M试验，求取线性水动力导数；Toxopeus 等?^建立非线性水动力模型，模拟大振幅 P M M试验，求取非线性水动力导数. 虽然许多学者对数值模拟P M M试验做了大 量研究工作，但是迄今没有一个定量的标准来判断船模的运动是否达到非线性范畴，相关文章也 较少.评判船舶的运动是否达到非线性，不仅取决 于运动参数，还与船型等因素有关.文中将以供应 船为研究对象[17]，通过数值模拟船模不同运动幅 值的P M M试验，分析出供应船水动力达到非线性的运动幅值范围.在此基础上，设计试验工况，计算零频率附近的非线性水动力导数. 1数学模型 研究船舶在大振幅下的操纵运动，用线性水 动力模型很难准确的表达船舶所受到的水动力，为了更准确的描述船舶的运动，须考虑运动状态 的非线性项[18].根据经验，在粘性类流体动力和力矩的泰勒级数展开式中保留至三阶项，对描述 船舶在常速域中的运动已足够精确. 1)流体惯性力（矩 收稿日期：2016-12-14 赵小仨（1989—）：女，工学硕士，实验员，主要研究领域为船舶水动力研究 国家自然科学基金项目（61301279, 51479158)、中央高校基本科研业务费专项资金项目（163102006)资助
XXXX学院XXXXX 级 综合课程（2014）设计说明书 系别： XXXXXX 专业班级： XXXX 指导老师： XX 设计题目：城市生活污水处理 学生姓名： XX 学号： XXXXX 学期： 20XXXX XXX 2014年12月XX日
目录 设计任务书 (5) 一、设计题目 (5) 二、设计资料 (5) 1．废水资料 (5) 2．气象与水文资料 (5) 三、设计内容 (5) 第一章污水处理工艺方案选择 (6) 一、工艺方案分析与确定 (6) 二、工艺流程确定： (7) 第二章处理构筑物设计 (8) 一、流量计算 (8) 1.1.水量的确定： (8) 1.2.水质的确定： (8) 二、集水井 (8)
三、粗格栅 (9) 1.设计参数 (9) 2 设计计算 (9) 四、污水提升泵房 (11) 1. 流量确定 (11) 2 集水池容积 (11) 3 泵站扬程计算 (11) 4 设备选用 (11) 五、细格栅 (12) 1.设计参数 (12) 2 设计计算 (12) 六、配水井设计 (14) 七、曝气沉砂池 (14) 1 曝气沉砂池的设计参数： (14) 2 曝气沉砂池的设计与计算 (15) 八、氧化沟 (18) 1设计参数： (18) 2确定采用的有关参数： (18) 3泥龄的确定： (18) 4设计计算： (19)
5曝气量计算 (19) 6沟型尺寸设计及曝气设备选型 (20) 7其它附属构筑物的设计 (20) 九、配水井设计 (20) 十、辐流式二沉池 (21) 1 设计计算 (21) 2 进水系统计算： (22) 3出水部分计算： (22) 4 排泥部分设计 (23) 十一、接触池（消毒池）和加药系统 (24) 1 主要设计参数 (24) 2工艺尺寸 (24) 3加氯机 (25) 十二、污泥处理系统设计计算 (26) 1泵房设计计算 (26) 2污泥浓缩池的计算： (27) 3贮泥池设计计算 (30) 4污泥脱水 (30) 参考文献： (31)
双体船简介 双体船是船舶的一种，就是把两个船体横向以甲板固定在一起。有时也会把三个船体一起串联,称为三体船。双体船的英文叫Catamaran，此词源自泰米尔文。双体船设计虽然是一种相对较新的设计，常见于竞技及娱乐用的船只设计；但其实在太平洋上的波利尼西亚，双体船的使用己经历了数个世纪。 人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起，可以从内河到海上航行而不容易翻船，早期曾将这种方法用在帆船上，建造了双体帆船，这种帆船在海上可以承受较大的风浪。在此基础上，人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比，具有更大的甲板面积和舱容，因此而被用于货船。20世纪60年代后，随着海上高速客运的迅速发展，高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好，成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。 典型的高速双体船由两个瘦长的单体船（称为片体）组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。高速双体船由于把单一船体分成两个片体，使每个片体更瘦长，从而减小了兴波阻力，使其具有较高的航速，目前其航速已普遍达到35-40节；由于双体船的宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，且具有承受较大风浪的能力；双体船不仅具有良好的操纵性，而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点，因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶。与同吨位的单体船相比，双体船的总宽度较大，因而往往有更大的甲板面积和舱室容积，尤其适合于装载那些体积很大而重量不大的低密度货物，可以具有较高的运输效率。将单一船体分成两个，可以使每个船体更瘦长，从而有可能减小船的兴波阻力，尤其在高速时，兴波阻力有较大幅度的降低。 以前的双体船多为双体风帆，现在多为动力双体船。 双体风帆和单体风帆相比，双体风帆的速度较高。基本上，多体船比单体的速度较高，原因是：双体船每个船身的横切面比单体薄，水阻较少；双体船的龙骨无需配重，因此较轻；双体船的整体舰寛较阔，因此较为稳定，亦可张更https://www.doczj.com/doc/9619002901.html,多的帆；因为双体船较为稳定，故此大风时较大机会保持垂直。 为进一步改善高速双体船的综合性能，人们在高速双体船的基础上派生了若干新型的双体船型，主要著名的有小水线面双体船和穿浪双体船等。 动力双体船使用两个瘦长的船体，多数配合涡轮喷气发动机的推动，以喷射水流的方式，把水快速推向船后，根据牛顿第三定律，可获得巨大的向前推进力（反作用力），比采用普通的螺旋桨推动更快速，而在高速时，瘦长船身的阻力更会大幅的降低。 美国军方的大型高速双体船和双体风帆一样，拥有较为稳定，水阻少，较轻，不易翻船等优点。是近年发展较快的一种，经常被应用在渡轮及军事运输上。 由于双体船的船体较长，在高速行驶时兴波阻力比单体小，而且舰宽较阔亦较为稳定。用以运载低密度的货物（例如作渡轮、观光船）十分合适。自60年代后开始出现不同的双体船设计。现代高性能的双体船有如下四类：一、小水线面双体船；二、穿浪双体船；三、高速双体船；四、复合型双体船。 小水线面双体船(SmallWaterPlaneAreaTwinHull,SWATH)：浮力由两个样子好像是水雷，全浸在水中的船身提供。水线正好在连接全浸船身跟水上船体的支架部分。换一种说法，潜没于水中的鱼雷状下体、高于水面的平台（上体）和穿越水面联接上下体的支柱三部分组成，其优点在于水线面面积较小，受波浪干扰力较小，在波浪中具有优越的耐波性。另外，还具有宽阔的甲板面和充裕的使用空间。但也存在船体结构复杂，对重量分布较为敏感等问题。
课程设计 题目33000m3/d生活污水处理厂设计学院资源与环境工程学院 专业环境工程 班级环工2012 姓名覃练 指导教师方继敏、李柏林 2015 年 6 月21 日
课程设计任务书（环境工程1202班，学号10）设计(论文)题目:33000m3/d生活污水处理厂工艺设计 设计(论文)主要内容及技术参数 1．污水类别为城市污水，设计流量33000m3/d； 2．要求完成污水处理厂主要工艺设计与计算说明书的编写； 3．绘制两张单元构筑物的图纸。 要求完成的主要任务及达到的技术经济指标 1．按照指导书的深度进行设计与计算说明书的编写； 2．绘制两个单元构筑物的图纸（两张1号） 3.个人加上自己的进水和出水水质 工作进度要求 课程设计为期一周，时间安排如下： 1．课程设计的讲授1天，设计准备（设计资料、手册、绘图工具准备）1天 2．课程设计的计算部分3天 3．课程设计的图纸绘制部分2天 指导教师(签名)____________系(教研室)主任(签名)____________ 年月日
课程设计指导教师意见书 评定成绩_____________ 指导教师(签名)______________ 年月日
摘要： 本设计是33000m3/d城市污水处理厂工艺设计，处理工艺采用了SBR工艺。SBR是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。本工艺的主要构筑物包括格栅、污水泵房、沉淀池、SBR、接触消毒池、浓缩池、污泥脱水机房等。污水进入污水处理厂经过粗格栅后经污水泵房进入到细格栅，再进入平流沉砂池沉砂，再进入SBR池反应，然后进入接触消毒池消毒，污水达到水质要求，经过计量槽后排出污水。SBR的剩余污泥含水量减少再进入贮泥池，随后进入污泥脱水车间进行脱水，脱水后的污泥外运。 SBR的主要工艺特征是在运行商的有序和间歇操作，SBR工艺的核心是SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能与一池，无污泥回流系统。经过该废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。产生的污泥经过浓缩，压滤等处理后，进行堆肥产生一定的经济效益。 本设计书的主要内容为设计资料、污水污泥处理工艺的选择。污水污泥的计算等。 关键词：城市污水处理；SBR工艺；脱氮除磷；污泥
基于系统设计的小水线面双体游艇造型研究 ——以96英尺小水线面双体/三体动力游艇为例 设计艺术学1103班捷 小水线面双体船在民用船和游艇方面有了日渐广泛的用途，然而这种新型船体的造型设计在我国甚至国际围都仍属于新课题，从一定程度上限制了此类船体在游艇行业的市场。本文通过系统设计的方法，对小水线面双体船的结构和船体布置、运行原理进行了分析和研究，归纳出此类船体造型设计中的特点和制约因素；同时结合当代汽车造型设计的趋势，总结出小水线面双体游艇的造型设计方法，提高此类船体的造型设计工作的效率，为我国小水线面双体游艇的发展提供助力。 关键词：系统设计小水线面双体游艇造型设计 正文： 小水线面双体船（small waterplane area twin hull; SWATH）是为改善耐波性，减少兴波阻力，将双体船的片体在水线处缩小宽度造成狭长流线型面的高速船舶。小水线面双体船的概念是从美国产生的。早在1905年美国的Nelson提出用两个下体构成小水线面双体船的原始概念。目前世界各国正致力于开发中速小水线面双体船，在阻力性能、支架型式、线型优化、运动控制等方面已有了很大的突破。1989年日本制造了新一代的载客410名的“海欧2”号小水线面客船，其航速已突破30节，设有鳍控系统，在5级浪中的旅客晕船率为2.8%，而在6级浪中仅为6.5%。英国的FBN 公司为减少湿表面积、提高中速性能、提高纵摇稳定性、减小装载敏感性，采用了中水线面设计技术，这样可取消复杂的自控系统，已建造了400客FDC型艇。该艇在3m浪高下可达到31.7kn航速，创下了小水线面船目前最高航速的记录。
1932年Faust提出小水线面双体船的初步设想。 1946年加拿大的Creed、1967年美国的Leopold进一 步予以完善并申请专利。1969年美国海军船舶研究与 发展中心(DTNSRDC)和美国海军船舶工程中心(NAVSEC) 开始进行并完成了一系列小水线面双体船的基础性能 研究和方案设计工作。1970年美国海军水下中心(NVC) 作为最终用户，对拟建造的靶场试验保障船开始论证并提出设计要求。1971年美国的Thomes G Lang 博士在美国加州创办Semi-Submerged Ship Co.(以下简称SSS Co.)申请的小水线面双体船专利，已提出在下体上用单或双支柱形式，及加装后稳定鳍、前鸭式翼鳍与控制系统技术。他也因而受美国海军委托，采用小水线面双体船型，组织设计建造"卡玛利诺"号靶场试验保障船。在充分利用美国海军大量研究试验储备支持下，1972年在马里柯第斯海湾的海岸警备队船厂开工。“卡玛利诺”号于1973年建成，交给美海军水下中心(后改名为美海军海洋系统中心)夏威夷试验站。1974-1975年进行了一系列海上扩大试验，包括4级海情下直升机起降试验。该船成为世界上第一艘实用型小水线面双体船。它在服役中，又经历多次大风浪考验，在4.6米浪高条件下作业，未出现甲板上水现象；在7.6-9.2米浪高条件下航行，无结构损伤。1985年海洋考察部门的10位科学家随该船在夏威夷附近太平洋海域工作达2周之后，全都极力推荐今后海洋考察、水文测量等海上作业都应采用小水线面双体船型。 小水线面双体船具有以下特点：1.出色的耐波性；2.良好的操纵性；3航向稳定性好；4宽甲板，易布置；5排水量变化敏感；6航态变化独特。在以上几个特点当中，我们总结出SWATH在游艇应用中应当能够成为空间大、速度快、操控出色的一类游艇。然而，由于SWATH船型有排水量变化敏感的特点，我们对本次研究设计的主体稍作更改，使之成为小水线面双体/三体船型杂交，并拥有一定储备浮力的新船型造型研究。 在国外双体/三体游艇应用方面，由于小水线面双 体船目前为止仍是一种新型船体，因此国外各大厂商 对此种新型船体的应用基本仍在探索阶段。以下是我 们在资料搜集的过程中所获得的一些此类船体在游艇 设计中应用的实例，其中有部分实例仍在概念创作的 阶段。
本计算按《热水锅炉水动力计算方法》进行 本锅炉只对省煤器及其给水管道（水泵后）进行水动力计算 1．省煤器的阻力计算△H 1 1.1由径d n =50mm=0.05m,每道管强度l 1=1m,共21根，全长l=21m 。180°弯 头20个 1.2省煤器管子水流速W fw =0.304m/s(热力计算提供) 1.3 管内水平温度t av =79.5℃（热力计算担供） 1.4雷诺数 R e =ρW fw μ n d =41.6×103 式中ρ水密度，查表972.3kg/m 3 μ水动力粘度系数355×10-6Pa ?s d n 为0.05m 1.5沿程摩擦阻力系数λ（按4000＜R e ＜350 d n /k=2187.5×103) λ= 2 71.341? ?? ? ? R d L n g =0.022 式中R 管子粗糙度若d n 取mm,K 值为0.08mm. 1.6 180°弯头向阻力系数每个ζ 10 =2.2 ζ1=ζ 10 ZO=44 集箱进出口局部阻力系数ζ2=2×(1.1+0.7)=3.6 1.7水在省煤器管内流动阻力 △H 1=（ρζζλ?++Z w d l fw n 2 21)2=2553.7 Pa 2.进水管及其附属管件阀门的阻力△H 2
进水管中的阀门止回阀（ζ v1 =2）2个，截止阀或闸阀（ζ v2 =0.25）3个。 管长按L=10m, λ取0.022 (d n =50mm=0.05m) △H 2=（ρζζλ?++Z w Z d l fw V V n 2 21)3=411.1 Pa 3.水泵至锅筒入水口的总阻力△H △H=K （△H 1+△H 2）=3557.8 P a =0.036 MPa K 流量系数取1.2 4.选用给水泵 型号 DG6-25×6 （配Y13ZS2-2 电机N=7.5KW ） Q=3.75 m 3/h H=145～153m(1.42～15Mpa) 介质（水）动力计算书（汇总表）
生物处理基本公式一 项目公式说明反应速度S—底物 S y?X z? P X —合成细胞 P――最终产物 dX dS y —y 又称产率系数，mg （生物量）/mg （降 dt dt解的底物） dX S— —底物浓度，冋P S y dS X ——合成细胞浓度或微生物浓度，冋p 反应级数dS n k— —-反应速度常数，随温度而异 v kS n dt n反应级数 Ig v n IgS Igk 零级反应dS v-反应速度 v k，k，S S0 kt dt t— —-反应时间 k——-反应速度常数，随温度而异 一级反应dS v kS kS， dt k IgS Ig S o一t 2.3 零级反应dS?—2 v kS2kS2， dt 11 kt S S o 米氏方程（表示酶dX 促反应速度与底物v v max S v酶反应速度，例如v X dt K S 浓度的关系）K m o V max-—最大酶反应速度 4K44P—底物浓度 1K m11K m —-一米氏常数 v V max S V max 莫诺特方程（表示Q 微生物比增长速度max□—微生物比增长速度，V X 与底物浓度的关K s S X 系）HY M max-—□的最大值，即底物浓度很大，不影y dX v X——响微生物增长速度时的卩值 dS V s q S— —-底物浓度 K s饱和常数
生物处理基本公式二 劳伦斯迈卡蒂公式（有机物比Y q max丫q max q底物比降解速度，q 上 降解速度与底X 物浓度的关系）S q q max 又有q VS dS K s S X X dt K i反应常数，K i q max ①P〉K s时， q q max K2 - -反应常数，K2q max K s dS X q max X K dt ②K s〉p时， S q q max K S dS S X q max X S K2 dt K S 劳伦斯迈卡蒂 dS S 第一方程由：q q max X dt K s S 「dS X S 得到：——q max dt K s S 劳伦斯迈卡蒂 dX dS dX 第二方程Y K d X——微生物净增长速度 dt g dt u dt g dX dS d , Y—- ――底物利用（或降解）速度 dt g dt u dt u K d X X Y ― ―-产率系数，同y K d- 内源呼吸（或衰减）系数 T q r\p x反应器中微生物浓度 dX/□反应器中微生物比净增长速度 V9c-污泥龄，d dt g1 X V c 1 故得到：一 c Y q K d 简化版dX dS Y obs-一实际工程中，产率系数Y常以实际—Y ob测得的观测产率系数Y obs替代 dt g s dt u
污水处理厂设计计算书 1.污水处理厂处理规模 1.1处理规模 污水厂的设计处理规模为城市生活污水平均日流量与工业废水的总和：近期1.0万m3/d，远期2.0万m3/d。 1.2污水处理厂处理规模 污水厂在设计构筑物时，部分构筑物需要用到最高日设计水量。最高日水量为生活污水最高日设计水量和工业废水的总和。 Q设= Q1+Q2 = 5000+5000 = 10000 m3/d 总变化系数：K Z=K h×K d=1.6×1=1.6 2.城市污水处理工艺流程 污水处理厂CASS工艺流程图 3.污水处理构筑物的设计 3.1泵房、格栅与沉砂池的计算 3.1.1 泵前中格栅 格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的井口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。 3.1.1.1 设计参数：
（1）栅前水深0.4m ，过栅流速0.6~1.0m/s ，取v=0.8m/s ，栅前流速0.4~0.9 m/s ； （2）栅条净间隙，粗格栅b= 10 ~ 40 mm, 取b=21mm ； （3）栅条宽度s=0.01m ； （4）格栅倾角45°~75°，取α=65° ,渐宽部分展开角α1=20°； （5）栅前槽宽B 1=0.82m ，此时栅槽内流速为0.55m/s ； （6）单位栅渣量：W 1 =0.05 m 3栅渣/103m 3污水； 3.1.1.2 格栅设计计算公式 （1）栅条的间隙数n ，个 max Q n bhv = 式中， max Q －最大设计流量，3/m s ； α－格栅倾角，（°）； b －栅条间隙，m ； h －栅前水深，m ； v －过栅流速，m/s ； （2）栅槽宽度B ，m 取栅条宽度s=0.01m B=S （n －1）＋bn （3）进水渠道渐宽部分的长度L 1，m 式中，B 1－进水渠宽，m ； α1－渐宽部分展开角度，（°）； (4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2，m (5)通过格栅的水头损失h 1，m 式中：ε—ε=β（s/b ）4/3； h 0 — 计算水头损失，m ； k — 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3； 1 112tga B B L -= 1 25.0L L =αε sin 22 01g v k kh h ==