摘 要

这艘船为近海14000吨的散货船，主要用来运输煤，。这艘船在设计上满足各种要求，在型线设计中考虑多种因素。这艘船是载重型船舶，在确定主尺度时，载重量是重要的考虑因素。在计算四个回转半径下的水动力数值计算时，采用GAMBIT进行网格划分，导入FLUENT中进行计算水动力数值。

船舶操纵性作为水动力性能重要的因素之一，对于船舶航行安全是十分重要的。近几年，现代船舶向着高速化、大型化、专业化发展，这就使得船舶操纵愈加困难，同时海难事故频频发生，船舶操纵就变得越来越引人注目。在此背景下，我们在进行船舶设计的时候，船舶操纵性应作为重要的考虑因素，水动力数值计算对于船舶的安全性来说不可或缺。

课题是14000吨近海散货船型线设计及操纵水动力数值计算，其设计目的主要有三：一 从船舶的技术性能方面来看，船舶型线设计可以减小阻力，提高效率；二 进行操纵水动力数值计算，船舶操纵在当今形势下显得越来越重要，成为船舶设计中不可或缺的一部分。三这艘船主要用来运输煤，航行于青岛港与上海港之间，可以缓解这个航线间的运输压力。

关键词：散货船 型线设计 船舶回转 船舶流体力学 FLUENT

Abstract

The ship, which is 14000 tons of bulk cargo ships, is mainly used to transport coal,. The ship is designed to meet all kinds of requirements, considering various factors in the design of the line. This ship is a heavy duty ship, in the determination of the main scale, the weight is an important consideration. When calculating the hydrodynamic numerical calculation of the four radius of rotation, the GAMBIT is used to divide the grid, and the FLUENT is introduced into the numerical calculation.

Topic is 14000 tons offshore bulk hull line design and manipulation of hydrodynamic numerical calculation, it was designed to mainly have three: one from the point of view of the technical properties of the ship, the hull lines design can reduce the resistance, improve efficiency; second manipulation hydrodynamic numerical calculation, shiphandling longitudinal in today's situation is increasingly important become ship design is an integral part of. Three this ship is mainly used to transport coal, sailing between Qingdao port and Shanghai port, can ease the transport pressure between the route.

Ship maneuverability is one of the important factors of hydrodynamic performance, which is very important for the safety of ship navigation. In recent years, modern ship toward the high-speed, large-scale, professional development, which makes the ship operations more difficult, and maritime accidents occur frequently, ship maneuvering becomes more and more noticeable. In this context, we are in the design of the ship, the ship maneuverability should be considered as an important factor, the numerical calculation of hydrodynamic is indispensable for the safety of the ship.

Key words: bulk carrier ship,line design, Ship hydrodynamics. FLUENT

目录

第一章绪论 9

1．1航区、用途及船型 9

1.2课题研究背景 9

1.3课题研究目的及意义 9

1.4航道对阻力的影响 10

(青岛港限制水深18m) 10

第二章 船舶主要要素确定 11

2.1排水量初步估算 11

2.2选取载重量系数 12

2.3排水量△初步估算 13

在已知载重量的情况下，排水量的第一次近似通常可应用载重量系数的方法初步确定，即 13

2.4初步拟定主尺度及方形系数 13

2.4.1船长的估算： 13

2.4.4方形系数的选择: 15

2.5初选主辅机 16

2.6.1钢料重量估算 17

2.6.2 舾装重量估算 17

2.6.3 机电设备的重量估算 17

2.7浮性校核 18

（2）第二次计算校核(修正船宽B后） 18

2.8载货量Wc计算 19

2.8.1燃油重量W_F 19

2.8.2. 炉水重量 19

2.8.3．滑油重量W_L 20

2.8.4．船员生活用水 20

2.8.5．人员及行李 20

2.8.6．食品 20

2.8.7．备品 20

2.8.8．载货量 20

2.9船舶重心的估算 21

2.9.1船体钢料重心高度ZgH1： 21

2.9.2舾装重心高度z_gO 21

9.3.机电设备重心高z_gM 21

2.9.4空船重心高度z_gE 21

2.10初稳性校核 22

2.10.1初稳性高 22

2.11货舱舱容校核 22

2.11.1货舱所需容积估算： 22

2.11.2货舱容积校核 23

2.12横摇周期的估算 23

2.13快速性的校核 24

3.1母型船无因次横剖面面积曲线的绘制 25

3.2设计船Cp,Cm,X_B的选择 26

3.2.1和的选择 26

3.2.2的选择 27

3.3横剖面面积曲线形状的选择 28

3.3.1平行中体长度和位置 28

3.3.2剖面面积曲线的形状 28

3.4设计船横剖面面积曲线的生成 29

3.4.1作图法修改母型船横剖面面积曲线（修改） 29

3..2校核设计船横剖面面积曲线 30

3.5绘制型线图 30

3.5.1绘制甲板边线和首尾轮廓线 30

3.5.2绘横剖线图 34

3.5.3绘制半宽水线图 35

3.5.4绘制纵剖线图 35

3.5.5型线光顺 35

第4章 三维建模以及数值模拟 36

4.1软件介绍 36

4.2操作界面 36

4.3建模步骤 36

4.3.1导入型线点 36

4.3.2型线点连接 38

4.3.3建立曲面得到三维模型 38

4.4静水力计算 39

4.4.1将三维模型导入maxsurf软件，进行参数校核 39

4.4.2误差分析 40

4.4.3绘制静水力曲线 41

4.4.4绘制邦戎曲线 42

4.4.5绘制稳性横截曲线 42

5.1操纵性概述 44

5.2船舶的回转运动 44

5.2.1 船舶回转运动的基本概念 44

5.2.2水动力和力矩的旋转导数

5.3模型建立和网格划分 45

5.3.1计算域和网格划分 46

5.4网格划分 46

5.5计算域网格的划分 46

5.6计算过程 49

5.6.1前言 50

5.7Fluent重要计算步骤 50

5.8船模回转水动力计算 51

5.8.1回转计算工况 51

5.8.2回转计算结果及分析 52

5.8.3数据处理 52

5.8.4结果分析 54

第六章总结 57

6.1总结 57

致谢 60

第一章绪论

1．1航区、用途及船型

航区在近海航区，主要在青岛港至上海港之间航行。这艘船为带风雨密舱口盖的由柴油机驱动螺旋桨推进的钢质全电焊结构、单甲板、尾机型、单桨、单舵、散货船。并且是球鼻首线型。

1.2课题研究背景

无论是在国内还是在国际上，散货船的市场发展状况在很大程度上都能反映出全球经济和贸易的近况，并促进了世界各国经济和贸易的发展。所以对于船舶在设计过程中的要求更加严格，从而船舶型线设计和操纵水动力数值计算就显得尤其重要。

1.3课题研究目的及意义

课题是14000吨近海散货船型线设计及操纵水动力数值计算，其设计目的主要有三：一 从船舶的技术性能方面来看，船舶型线设计可以减小阻力，提高效率；二 进行操纵水动力数值计算，船舶操纵在当今形势下显得越来越重要，成为船舶设计中不可或缺的一部分。三这艘船主要用来运输煤，航行于青岛港与上海港之间，可以缓解这个航线间的运输压力。

设计意义：

在这个大时代中，航运业占据了重要的一席之地，其中，散货船的运输变得不可或缺。这是因为散货船具有货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等优点，使得散货船运输能获得良好的经济效益。之前，国内的许多船厂都生产过不同吨位的散货船，比如17.5万吨好望角型散货船就是在上海外高桥造船厂开发建造的，被誉为“中国沪东型”的7.4万吨散货船是在上海沪东船厂设计的、渤海船舶重工有限责任公司也曾建造过17.4万吨双壳体散货船等等，这些散货船型在国际上都是极具竞争力的。这代表着中国的散货船建造水平已经达到非常高的水平。

船舶操纵性作为水动力性能重要的因素之一，对于船舶航行安全是十分重要的。近几年，现代船舶向着高速化、大型化、专业化发展，这就使得船舶操纵愈加困难，同时海难事故频频发生，船舶操纵就变得越来越引人注目。在此背景下，我们在进行船舶设计的时候，船舶操纵性应作为重要的考虑因素，水动力数值计算对于船舶的安全性来说不可或缺。

1.4航道对阻力的影响

(青岛港限制水深18m)

船舶在浅水水域中航行时，其所受的粘压阻力与兴波阻力将不同于在深水水域中航行时的情况。浅水对阻力的影响主要由于船体周围的流场及兴波情况发生变化所引起的，分述如下；

浅水对船周围的流场发生变化，主要反映在船侧、船底的流速比深水时为大，致使粘压阻力增加。同时，由于船底的流速增加、压力降低，从而使船的吃水增加和船的航态发生变化。

不影响阻力的水深条件：1从航速来看（由浅水实验）在低速时，浅水对阻力影响很小，在Frlt;0.5时，可以不计浅水影响 。

第二章 船舶主要要素确定

2.1排水量初步估算

在进行初步设计阶段的时候，第一步是查找母型船资料。母型船资料如下表2.1所示：

表2.1 母型船数据

2.2选取载重量系数

1．采用载重量系数估算方法：根据«船舶设计原理»中，通常直接采用母型船资料估算，或者用统计公式估算。空船重量的影响因素很多，从而的离散型是比较大的，因此用统计公式估算的准确性是不高的。根据母型船资料进行数值比较，可以更加准确一些。^[1]