五体船兴波阻力特性的理论和试验研究.pdfVIP

第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集 143 五体船兴波阻力特性的理论与试验研究 贺俊松，陈震，肖熙 (上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200030) 摘要：通过理论途径和试验途径对五体船的兴波阻力特性进行了研究。在试验研究中采用一系列方案，研究了侧体位置等 因素对阻力的影响，并证明五体船可以具有良好的快速性。在理论研究中，应用SHIPFLOW软件采用非线性自由面条件兴波 阻力理论计算了有干扰兴波阻力系数。理论与试验研究结果比较后表明，非线性自由面条件兴波阻力理论能够良好反应后侧 体位置的相对优劣，可以在后侧体位置优化中起作用；非线性自由面条件兴波阻力理论结果明显小于试验结果，但加密面元 网格有助于理论结果向试验结果靠拢。 关键字：五体船；多体船；兴波阻力；面元法；非线性自由面条件 1 引 言 Slender Multihull)已日益引起国际造船界的广泛重视。五体船的研究 超细长多体船型SSMH(Super Gee提出。五体船的基本含意是：一个经过水动力学优化的细长主船体两侧加上 由英国船舶设计师Nigel or 四个提供稳性的小浮体(OutriggerSponson)，静浮时后侧两个浮体有稍许浸沉，前侧两个小浮体的龙骨 线位于满载水线之上。国外已有的理论分析和模型试验结果表明【l，21，五体船船型具有如下几个显著特点： 1)高速阻力小；2)适航性高；3)稳性较好；4)总布置和结构方面具有优势。 作为一种新船型，首要问题之一是快速性，这是评价新船型优劣的基本依据之一。阻力研究途径包括 理论计算方法和船模试验研究方法。兴波阻力理论有早期的线性兴波阻力理论13J和后期的严格满足自由面 条件的非线性兴波阻力理论，本文在此应用SHIPFLOW软件，采用非线性自由面条件兴波阻力理论计算 兴波阻力系数，其结果与船模试验做了比较。 2非线性自由面条件下的兴波阻力计算 SHIPFLOW是成熟的、被广泛认司的水动力学软件，它能够计算非线性自由面条件F的兴波阻力，在 此对其计算原理予以简述。 取随船右手直角坐标系伍，Y，z)，x、Y轴位于未扰动水面上，Z轴向上，x轴以运动方向为正，X-Z平面与 船舶之中纵剖面重合，船体航速为c，水深无限，将各物理量无量纲化，长度用船长L，速度用船速C，势 只=告 函数用cL，49L，则流体在此坐标系下总速度势中需要满足下列条件： 塑：o 物面条件： a，z 在SW上 (1) z=f(x，y) 自由表面运动学条件：①z幺+①y乞2国z在 上 (2) 在在 z=陬)，)上‘一bⅥ’『y，上 (3)() 自由表面动力学条件：自由表面动力学条件：融_)，)2÷2砰(1一V①·V∽ 水底不可穿透条件：①：=0 在Z=一o。上 (4) o。 远方条件：V西=0当√工。+Y‘j (5) 从式(2)、式(3)中消去‘Lx，YJ，得到严格的联合自由面边界条件： m。+去砰V①·V(V西·V①)=0 二 (6) 为了采用迭代方法满足非线性的自由面条件，设㈣： ①=、壬，+妒．f=兀+S (7) 式