双体船阻力性能数值预报文献综述
2020-04-23 19:39:57
随着海上运输方式的多样化以及人类对海洋资源的开发利用,船舶逐渐向大型化和高速化发展,其性能指标也有了更高层次的要求,由过去单纯的追求快速性,转向注重船舶的综合性能,高性能船舶应运而生。高速双体船是近年来发展较快的新船型,具有良好的阻力性能、稳定性以及耐波性,且仍属于排水型船,技术较为成熟,使用安全可靠,因此具有很好的发展潜力。在设计初期阶段,合理的进行片体间距的设计,可有效减小片体干扰阻力,提升双体船的综合性能。因此,采用数值方法针对片体间距对高速双体船的阻力性能的影响展开研究,探讨片体间距对片体阻塞效应、双体船兴波特性等的影响,对高速双体船的设计及性能优化具有重要的工程价值和理论意义。
1.1双体船的概述
双体船通常是采用两个相同线型的船体(称为片体)平行对称布置所组成的。两个片体在水面以上用连接桥连接在一起。近年来,越来越多的双体船占据了民用和军用船舶市场,它们新颖的外观、独特的综合性能受到世界各国的瞩目,这得益于双体船高速航行时的快速性、良好的稳定性以及有优良的耐波性。
与相同排水量的单体船相比,由于一个船体分成两个片体,因此单个片体的长度排水体积系数或长宽比都较大。这对于减少水面兴波和降低兴波阻力将取得明显效果,同时对减少粘压阻力亦有利。但是,双体船与相同排水量的单体船相比,湿面积较大,所以摩擦阻力亦较大,同时两片体内侧之间存在着兴波干扰作用,亦将对阻力性能产生不利影响。双体船干扰阻力是由两片体间波系干扰和粘性流体的不对称性所引起的。单个片体波系干扰与常规单体船完全一样,仅发生于自身的首尾横波系之间,而首尾散波之间并不产生干扰作用。但双体船片体之间的波系干扰,既发生于横波系,也发生于两片体间的散波系。双体船两片体的内侧,限制了两个片体所兴起波浪的扩散,两片体散波在此处发生交汇而产生干扰,片体外侧兴波情况没有变化。由于干扰阻力的存在,因此双体船的总阻力曲线不同于两个相互独立片体的阻力曲线,这是双体船的主要阻力特性。
双体船的片体间距对兴波干扰阻力的影响较大,片体间距决定了两个片体间散波交汇点的位置及横波的重合程度。片体间距越大,则散波交汇点的位置越推向船后,横波的重合程度越小,片体间的兴波干扰越小。然而,片体间距越大,连接桥重量越大,且其结构强度的要求也更高。可见,双体船片体间距的选取对双体船综合性能的影响至关重要。
1.2国内外研究进展