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船舶水线上风阻计算

企业名称: 匿名

有效期至: 2016-04-15

预算(万元): 50

所属领域: 船舶设计

船舶水线上风阻计算
makerpmbiqk | 2054次阅读

需求描述:

船舶阻力因素分为水和风两个部分,风的阻力在某些航线能够占总阻力的10%左右,尤其是掌握该航线常年的风向及风速的条件下,通过设计船舶上层建筑的形状可以有效地减小风阻,降低油耗,提高船东的经济效益。

技术难点和创新点:

技术难点:上层建筑的外形设计、运用空气动力学对上层建筑进行5个来风方向的有限元模拟计算;

创新点:  运用CFD软件对船舶水上部分的风阻情况进行数值模拟,获得上层建筑的高压低压区,为上层建筑的设计提供理论支撑,为船东的经济性计算提供数据。

相关要求以及考核指标:

相关要求:完成模型的建立,在压载吃水、设计吃水及结构吃水三个工况下的5个方向进行风阻计算,并根据计算结果优化上层建筑后进行对比计算。

考核指标:输出3种工况下5个来风方向的上层建筑的压力分布图、流线图,给出优化方案,并对比原方案与优化方案的风阻,计算在整个船舶寿命内的经济性。

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船舶水线上风阻计算方案.pdf
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目前致力于减少船舶航行中风阻力成为研究热点,当空气与船的相对风速达到4级以上时,空气阻力将成为影响船舶总阻力的一个不可忽略的因素,而且随着相对速度的增加,空气阻力的变化与相对风速平方的变化呈正比关系,风的阻力在某些航线能够占总阻力的10%左右。 本项目采用中国航天空气动力技术研究院自研软件开展船舶水线上风阻计算及风阻控制方法研究。研究风绕流流场结构与建筑物外形对风阻的影响。该软件成功应用于大型航天飞行器的风载计算及减阻优化设计方面的研究。 本项目研究内容包括:海洋风场对船舶绕流空气场影响研究;建筑物外形及空间相对放置对风阻影响研究;船舶风阻力控制研究。关键技术包括:复杂外形高质量网格生成技术;高效、高精度CFD计算模拟技术;复杂流动流动机理分析及流动控制技术。输出3种工况下5个来风方向的上层建筑的压力分布图、流线图,给出优化方案,并对比原方案与优化方案的风阻,计算在整个船舶寿命内的经济性。 项目周期为8个月,申请经费50万元。
中国航天空气动力技术研究院:船舶水线上风阻计算申请书.pdf
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1,以船舶上层建筑实际尺寸为准,准确的进行三维实体建模; 2,将几何模型导入专业的流体网格处理软件ICEM进行处理,根据网格划分情况对几何模型进行必要的简化。确定好最终几何模型后,以Y+值为指导,通过试算和重新调整网格的类似迭代的方法,确保边界层第一层网格节点处在湍流旺盛区内; 3,将高质量网格导入到流体计算软件CFX中,进行计算前处理。 4,分析和调试计算结果。充分考虑流动对压力分布的影响,对比15种工况下压力分布的规律,提出降低船舶外形阻力系数的优化设计方案。
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采用GMS+GAMBIT软件进行目标船型三维数值建模。基于数值风洞原理,借助FLUENT或 STARCCM+,进行定常粘流风场仿真及阻力计算,通过局部流场的相关分析,为下阶段目标船上层建筑优化提供更好的优化点。 优化分三个环节,首先在正迎风下,提出五套优化方案,择优选择其中3套方案;然后在不同风向角下,评估并适当再优化这3套方案,并择优选择其中2套方案;最终,综合考虑不同吃水、实际遭遇的风向角权重等因素,在船舶寿命周期内评估方案经济性,最终推荐一套优化方案。
船舶水线上风阻计算方案.pdf