【摘 要】
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对于广泛应用于水面舰船的深V船型,一般带有类似球首的声呐罩,该声呐罩有时会使阻力增加。作为减小兴波阻力的有效手段之一,球艏已经被大量地应用于各类商船。美国泰勒水池有
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对于广泛应用于水面舰船的深V船型,一般带有类似球首的声呐罩,该声呐罩有时会使阻力增加。作为减小兴波阻力的有效手段之一,球艏已经被大量地应用于各类商船。美国泰勒水池有研究指出,在阿利伯克级驱逐舰声呐罩上方安装减阻球艏能起到减阻节能效果,但国内尚未有军舰使用该技术减阻,本文基于CFD技术,探讨了静水和规则波两种航行环境下双球艏对深V船型阻力性能的影响。首先,论文选定DTMB5415标模为研究对象,使用计算流体力学商业软件STAR-CCM+分别对拘束模和自由模在静水中的直航运动进行模拟。选取合适的网格加密区和物理模型进行计算,将计算得到的流场、阻力、航行姿态信息和试验值进行对比,检验了数值计算方法对于求解深V船航行于静水面问题的适用性,确定了一套可行的DTMB5415静水直航运动水动力性能预报的数值计算方法。其次,针对DTMB5415标模,设计了三种不同形状的减阻球艏,对于每种减阻球艏,又设计了九个不同的安装位置,研究了上述双球艏对深V船阻力性能的影响。计算结果表明,对于每种减阻球艏,安装位置靠前且贴近水面时对船体所受的总阻力较为有利。然后,研究了所设计的三种减阻球艏在最佳安装位置处,组成的双球艏对不同航速下DTMB5415船模航行性能的影响。增加减阻球艏后,波形叠加产生消波,对船体兴波产生了有利干扰,减少了兴波能耗。各航速下,三类双球艏在对船体运动姿态影响不大的情况下均有良好的减阻效果,改善了船模的航行性能。最后,选定DTMB5512为研究对象,利用STAR-CCM+模拟了其在规则波来流中的运动,将计算得到的数值解和试验结果进行对比,吻合较好。在此基础上,加装减阻球艏,研究双球艏对在波浪中运动的深V船的影响,计算结果表明由于波浪的复杂性,各工况下双球艏并未都表现出所期待的减阻效果。
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