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船体阻力分析开题报告船体阻力分析开题报告一、引言船体阻力是指船只在航行过程中所受到的水流阻力，是船舶设计与性能评估中的重要指标之一。
船体阻力的大小直接影响船只的航行速度、燃油消耗以及对环境的影响。
因此，对船体阻力进行深入研究对于船舶设计和性能提升具有重要意义。
二、船体阻力的影响因素1. 船体形状：船体的几何形状对船体阻力有着直接的影响。
船体的宽度、长度、吃水线形状等都会对阻力产生影响。
2. 船体表面光滑度：船体表面的光滑度对阻力的大小有着重要影响。
船体表面的涂层材料以及船体表面是否有附着物都会影响阻力的大小。
3. 船体流线型：船体的流线型设计可以减小阻力，提高船只的航行速度。
通过优化船体的流线型，可以减小船体的湿表面积，从而减小阻力。
4. 船体尺寸：船体的尺寸对阻力的大小有着显著影响。
通常情况下，船体越大，阻力越大；船体越小，阻力越小。
三、船体阻力的计算方法1. 经验公式法：经验公式法是根据大量的实测数据和经验总结出来的计算方法。
根据船体的特征参数，如船体型号、尺寸等，可以通过经验公式计算出船体阻力的近似值。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法是通过计算流体力学（CFD）模拟船体在水中的流动情况，从而得到船体阻力的计算结果。
这种方法可以更加准确地模拟船体阻力，但计算复杂度较高。
3. 模型试验法：模型试验法是通过在水槽中制作船体模型，通过试验测量船体在水中的阻力。
这种方法可以直接测量船体阻力，但成本较高且需要较长时间。
四、船体阻力的优化方法1. 流线型设计优化：通过优化船体的流线型，减小船体的湿表面积，可以降低船体阻力。
2. 材料选择与涂层优化：选择低阻力的材料和涂层，提高船体表面的光滑度，可以减小船体阻力。
3. 引入辅助推进装置：如船体后部的推进器、船底的气泡屏障等，可以通过改变船体周围的流场来减小阻力。
4. 船体尺寸优化：根据船舶的实际需求，合理设计船体的尺寸，以达到最佳的航行速度和燃油消耗效率。
小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究随着科技的不断发展，人们对于水上运输的需求也越来越高，而其中的阻力问题一直是制约船只速度的重要因素。
近年来，小水线面双体船因其具有较小的阻力、良好的平稳性、大载货量等优点而备受关注。
本文将重点探讨小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究。
一、小水线面双体船阻力的构成小水线面双体船的阻力主要由摩擦阻力、压力阻力和波浪阻力所组成。
其中摩擦阻力和压力阻力发生在船苗和船身表面，波浪阻力则是因为船体在水面上运动时，其周围的水形成波浪导致。
1. 摩擦阻力摩擦阻力指的是，船体表面与水流接触时，由于摩擦而产生的阻力。
摩擦阻力主要受到流体黏性、流体密度、流速、船体表面粗糙度和湍流程度的影响。
通常情况下，摩擦阻力占整个船体阻力的比例较小。
2. 压力阻力压力阻力是由于船体移动时，在船体前部会产生压力导致船体后部产生负压力而产生的。
船体成形和船速是影响压力阻力的两个主要因素。
一般来说，压力阻力约占船体阻力的20%到30%。
3. 波浪阻力波浪阻力是因为船体在水面上运动时，其周围的水形成波浪导致。
波浪阻力是船体阻力的主要组成部分。
波浪阻力的大小与船体速度、船型和水深等因素有关。
对于小水线面双体船而言，由于其设计采用了双体结构，其波浪阻力相对其他类似大小的船而言要小一些。
二、小水线面双体船阻力的数值模拟方法研究1. 流体动力学数值模拟方法流体动力学数值模拟方法是利用计算机模拟流体力学的方法。
通过对流体的运动逆推出其力学行为。
通过数学模型来描述流体的各个特性，使用数学运算求出船体所受到的各个力学参数，进而计算出船体的运动特性，从而对其阻力进行分析。
2. 边界元法边界元法是一种计算机数值模拟方法，其原理是将解析求解过程转化为离散求解。
边界元法适用于很多物理问题，如电磁场、声学、热力学和流体动力学等。
边界元法可以用于计算整个流体流动领域内的力学参数，精度高，计算效率高。
三、结论小水线面双体船的阻力主要包括摩擦阻力、压力阻力和波浪阻力。
小水线面双体船横摇阻尼特性数值与试验研究孙小帅;姚朝帮;叶青【摘要】针对安装稳定鳍的小水线面双体船开展了零速静水自由横摇衰减数值与试验研究.通过不确定度分析验证数值计算方法的可靠性,进而对比船体的线性横摇阻尼和非线性横摇阻尼,并分析摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船横摇恢复力矩的影响规律.结果表明:由数值计算求得的自由横摇衰减曲线与试验结果吻合良好;在线性横摇运动假设下,线性横摇阻尼系数随着初始横倾角的增加而增大;将通过数值计算求得的非线性阻尼系数代入到非线性横摇运动方程中能准确地模拟船体的自由横摇衰减运动;摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船零速静水自由横摇时的横摇恢复力矩贡献很小.%A SWATH (small waterplane area twin hull) installed with stabilizing fins rolling freely in calm water was investigated by both numerical approach and experimental method.Uncertainty analysis was made to verify and validate the numerical method.Both linear roll damping and nonlinear roll damping were obtained and the contributions of the frictional damping and the stabilizing fins to the roll restoring moment were analyzed.The results illustrate that:the numerical free roll decay curve agrees well with the experiment;under the assumption of linear roll mode,the linear roll damping coefficient sees an upward trend with the increase of initial heel angle;the computed free roll decay curves using nonlinear damping coefficients agree well with the experimental results; the frictional damping and the stabilizing fins make minimal contributions to the roll restoring moment for the free roll decay motion in still water.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】9页(P71-78,142)【关键词】小水线面双体船;横摇阻尼;自由横摇衰减【作者】孙小帅;姚朝帮;叶青【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】U661.1船舶在波浪中的横摇运动相比其他自由度的运动呈现出更明显的非线性特征[1]，准确预报船舶横摇运动的关键在于求解船舶的非线性横摇阻尼。
开题报告船舶与海洋工程非对称双体船稳性计算一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义近年来,多体船型一直广受人们的关注,有关多体船方面的研究也成为人们研究的热点。
然而不管是以前的单体船还是目前人们广泛关注的多体船,它们都是属于对称型的船体。
对于不对称船型,公开报道的也只有2003年由中国烟台莱佛士船厂制造完成的一艘名为Asean Lady的大型游艇[1]。
那么何为不对称船型呢？所谓的不对称船型是相对于传统的对称船型而言的,是指船体水线下横剖面形成不对称形状的船型。
船舶稳性是指船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力。
它的研究是船舶行业中一个非常重要、非常复杂的课题。
船舶稳性是船舶最重要的性能之一,是船舶航行安全的基本保障,也是船舶检验的主要内容之一。
因此，对这种新型船舶进行稳性计算和分析是十分有必要的。
由于贾敬蓓[2]等人已对不对称双体船进行过初稳性的研究，因此，本文只针对不对称双体船的大倾角稳性。
不对称双体船在外力的作用下产生倾斜以后，水下部分体积的形状发生了变化，体积型心（浮心）向倾斜的一侧移动。
因此在讨论稳性问题时，首先需要确定倾斜水线的位置，找出浮力作用线，然后才能分析复原力矩的大小和方向。
为了保证水上交通与生产的安全，船舶必须具有一定的稳性。
王元禹在《谈船舶稳性对船舶安全的重要性》[3]一文中提到稳性是船舶最基本的航行性能之一，它直接影响着船舶航行的安全,也是船舶检验的主要内容之一。
有没有足够的稳性，同时也决定了这艘船舶能否通过船检而投入运盈。
稳性可以分为横向稳性和纵向稳性。
对于常规船舶而言，纵向稳性对船舶的安全性能影响很小，然而对于小水线面双体船在高速时容易失去纵向运动稳定性的问题，林政和毛筱菲[4]也已经通过数学分析和程序设计对安装鳍的设计方案进行过研究。
因此考虑稳性问题时常规船舶基本上都只要考虑横向稳定性。
而横向稳性又可分为初稳性和大倾角稳性。
小水线面双体船阻力预报研究
邹早建;罗青山;史一鸣
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2005(046)001
【摘要】小水线面双体船(SWATH)船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而其静水阻力预报是其水动力性能预报的重要内容.本文应用船舶计算流体动力学(CFD)技术并结合传统的阻力估算方法,开发了一个SWATH船型阻力数值预报集成软件系统.为了验证该系统的有效性,将其应用于一SWATH船型的总阻力和有效功率计算,并将计算结果和现有的船模试验结果进行了比较.结果表明,本文所开发的SWATH阻力预报系统可以很好地预报SWATH船型阻力随航速的变化规律以及阻力曲线峰、谷点的位置;在傅汝德数小于0.45的速度范围内,计算得到的总阻力和试验结果吻合良好.
【总页数】8页(P14-21)
【作者】邹早建;罗青山;史一鸣
【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海,200030;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海,200030;上海船舶研究设计院,上海,200032
【正文语种】中文
【中图分类】U661.311;U674.941
【相关文献】
1.小水线面双体船阻力及航态预报方法 [J], 龚家烨;李云波;常赫斌
2.小水线面双体船兴波阻力特性研究 [J], 刘军;易宏
3.基于DAWSON法小水线面双体船模型兴波阻力及浮态预报 [J], 范井峰;李云波
4.双支柱小水线面双体船阻力理论预报 [J], 谢伟;梁利云;陈材侃
5.小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究 [J], 陈建涛;刘枫琛;王桂云;李遵伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小水线面双体船在波浪上的运动和运动稳定性研究的开题报告一、研究背景随着海洋工程的发展，越来越多的人开始关注小水线面双体船的运动和稳定性问题。
小水线面双体船在设计和运用中具有良好的特性，如高速度、更强的稳定性和更低的阻力等，因此具有广泛的应用前景和市场需求。
但是，在波浪条件下，小水线面双体船的运动和稳定性问题尚未得到充分的研究。
本研究旨在分析小水线面双体船在波浪上的运动和运动稳定性，并提出相应的解决方案，以促进小水线面双体船的进一步应用和发展。
二、研究目的本研究的主要目的是分析小水线面双体船在波浪条件下的运动和运动稳定性问题，探索适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，以提高船舶的稳定性和安全性。
具体目标包括：1. 分析小水线面双体船在波浪条件下的运动特性，包括姿态、航行速度和加速度等参数的变化规律，建立运动模型。
2. 对小水线面双体船在波浪条件下的稳定性问题进行分析，包括侧倾角、升沉力和侧向力等参数的变化规律，建立稳定性模型。
3. 探讨小水线面双体船在波浪条件下的影响因素，包括波浪高度、波长、周期、风速等，分析它们与船舶运动和稳定性的关系。
4. 提出适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，包括减震设计、控制系统设计、航行路径规划等，以提高船舶的稳定性和安全性。
三、研究方法和流程1. 文献调研和资料收集，了解小水线面双体船的设计和应用现状，分析小水线面双体船在波浪条件下的运动特性和稳定性问题。
2. 建立小水线面双体船的运动模型和稳定性模型，分析影响因素和变化规律，得出数学模型。
3. 在数值计算软件中，采用CFD方法，对小水线面双体船在波浪条件下的运动和稳定性进行模拟，并优化船体结构设计和控制方案。
4. 通过实验验证和现场测试，验证模型和方法的有效性和可行性，并对研究结果进行分析和总结。
四、预期成果1. 建立小水线面双体船在波浪条件下的运动和稳定性模型，揭示其受到波浪等因素的影响情况。
2. 提出适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，以提高船舶的稳定性和安全性，并在理论和实验方面进行验证。
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 ,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 ,所以较小的重量变化就会引起吃水的大幅度变化 ,
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
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
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。
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
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