留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

新概念高速穿梭艇系列船型及其直航性能

魏成柱 易宏 李英辉

魏成柱, 易宏, 李英辉. 新概念高速穿梭艇系列船型及其直航性能[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 12-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.002
引用本文: 魏成柱, 易宏, 李英辉. 新概念高速穿梭艇系列船型及其直航性能[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 12-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.002
Chengzhu WEI, Hong YI, Yinghui LI. Hull forms and straight forward CFD free running trials of high-speed shuttle vessels[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 12-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.002
Citation: Chengzhu WEI, Hong YI, Yinghui LI. Hull forms and straight forward CFD free running trials of high-speed shuttle vessels[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 12-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.002

新概念高速穿梭艇系列船型及其直航性能

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.002
基金项目: 

上海交通大学海洋工程国家重点实验室自主研究课题 GKZD010061

详细信息
    作者简介:

    魏成柱, 男, 1987年生, 博士生

    李英辉, 男, 1973年生, 博士, 讲师。研究方向:新型船舶开发和数值计算

    通信作者:

    易宏 (通信作者), 男, 1962年生, 教授, 博士生导师

  • 中图分类号: U661.3;U662.2

Hull forms and straight forward CFD free running trials of high-speed shuttle vessels

  • 摘要:   目的  为了将高速与高耐波性能相结合,上海交通大学开发了高速穿梭艇系列复合船型,目前已发展出单体、双体和三体船型。  方法  介绍高速穿梭艇系列船型的新进展和船型设计特点,并通过数值水池实验对高速穿梭艇系列船型在静水中的直航性能进行研究。数值水池通过求解URANS方程和采用重叠网格技术来预报船体受力和运动。  结果  数值水池实验结果表明,高速穿梭艇系列船型具有优良的快速性和航行姿态,船体兴波和飞溅随船型的不同而有所差异。  结论  展示了多种创新的船舶设计方案,可为研究人员提供定量和定性的参考。
  • 图  1  高速穿梭艇原型

    Figure  1.  Prototypes of SV-SJTU

    图  2  SV-SJTU-M高速穿梭艇单体船型

    Figure  2.  SV-SJTU-M high speed monohull shuttle vessel

    图  3  高速穿梭艇双体船型

    Figure  3.  SV-SJTU-C high speed catamaran shuttle vessel

    图  4  高速穿梭艇三体船型

    Figure  4.  SV-SJTU-T high speed trimaran shuttle vessel

    图  5  验证用滑行艇几何轮廓

    Figure  5.  Perspective and profile of a planing hull for verification

    图  6  计算域设置及网格

    Figure  6.  Computational domain settings and meshes

    图  7  验证用滑行艇阻力和运动对比

    Figure  7.  Hull resistance and motions of the planing hull for verification

    图  8  穿梭艇系列船型静水阻力

    Figure  8.  Hull resistance of SV-SJTUs in calm water

    图  9  穿梭艇系列船型在静水中的运动特性

    Figure  9.  Hull motions of SV-SJTUs in calm water

    图  10  穿梭艇系列船型湿表面分布

    Figure  10.  Wet surfaces of SV-SJTUs

    图  11  穿梭艇系列船型兴波和飞溅

    Figure  11.  Wave making and splashing of SV-SJTUs

    表  1  穿梭艇系列船型典型方案船体主尺度

    Table  1.   Hull principal particulars of SV-SJTU

    项目船体主尺度
    单体船型双体
    船型
    三体船型
    尖舭圆舭尖舭圆舭
    总长/m16.4116.4116.4224.6224.62
    总宽/m2.822.825.5810.5010.50
    吃水/m0.700.700.700.700.70
    总排水体积/m311.2910.6711.6519.0018.44
    初稳性半径/m1.551.576.9910.779.81
    水线长/m16.2516.2516.2724.3824.38
    主船体长/m---24.6224.62
    主船体宽/m---2.822.82
    主船体排水体积/m3---16.7517.31
    片体间距/m---5.005.00
    片体排水体积 (单个)/m3---1.691.69
    片体长/m--16.428.008.00
    片体宽/m---0.400.40
    槽道宽/m--3.00--
    下载: 导出CSV

    表  2  计算所用模型主尺度

    Table  2.   Principal particulars of models for CFD free running trials

    项目计算模型
    SV-SJTU-M (hard chine)SV-SJTU-M (soft chine)SV-SJTU-CSV-SJTU-T (hard chine)SV-SJTU-T (soft chine)
    总长Loa/m2.752.752.753.473.47
    质量M/kg53.149.653.953.051.4
    下载: 导出CSV

    表  3  验证用滑行艇模型主尺度

    Table  3.   Principal particulars of the model for verification

    项目模型主尺度
    总长Loa/m2
    总宽Boa/m0.46
    吃水T/m0.09
    质量M/t0.024
    下载: 导出CSV
  • [1] 魏成柱. 穿梭艇性能特征与船型优化[D]. 上海: 上海交通大学, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10248-1013021153.htm

    WEI C Z. The shuttle vessel performance characteris-tics and hull form optimization[D]. Shanghai:Shang-hai Jiao Tong University, 2013(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10248-1013021153.htm
    [2] 魏成柱, 李英辉, 易宏.基于CAD与CFD的穿梭艇局部船型特征分析[J].船舶工程, 2014, 36(3):28-32. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB201403009.htm

    WEI C Z, LI Y H, YI H. Analysis of shuttle vessel's lo-cal hull form characteristics based on CAD and CFD[J]. Ship Engineering, 2014, 36(3):28-32(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB201403009.htm
    [3] 魏成柱, 毛立夫, 李英辉, 等.单体半滑行穿浪船船型与静水航行性能[J].中国舰船研究, 2015, 10(5):16-21. http://www.ship-research.com/CN/abstract/abstract1422.shtml

    WEI C Z, MAO L F, LI Y H, et al. Analysis of the hull form and sailing characters in calm water of a semi-planing wave-piercing boat[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2015, 10(5):16-21(in Chinese). http://www.ship-research.com/CN/abstract/abstract1422.shtml
    [4] 闫蕾, 宗智, 倪少玲, 等.半滑行前三体船型模型阻力对比试验研究[J].船海工程, 201342(1):41-44, 49. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHZC201301012.htm

    YAN L, ZONG Z, NI S L, et al. Resistance model test-ing of semi-planning forward placed outrigger trimaran hull forms[J]. Ship & Ocean Engineering, 2013, 42(1):41-44, 49(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHZC201301012.htm
    [5] 张文鹏, 宗智, 倪少玲, 等.三体船耐波性的模型试验研究[J].水动力学研究与进展, 2007, 22(5):619-624. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDLJ200705013.htm

    ZHANG W P, ZONG Z, NI S L, et al. Model testing of seakeeping performance of trimaran[J]. Journal of Hydrodynamics, 2007, 22(5):619-624(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDLJ200705013.htm
    [6] LARSSON L, STERN F, VISONNEAU M. Numerical ship hydrodynamics:an assessment of the Gothenburg 2010 Workshop[M]. Netherlands:Springer, 2013.
    [7] 魏成柱, 李英辉, 易宏.多面体网格在船体绕流计算中的应用[J].上海交通大学学报, 2016, 50(8):1144-1151. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SHJT201608002.htm

    WEI C Z, LI Y H, YI H. Application of polyhedral mesh in numerical simulations of flow around hulls[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2016, 50(8):1144-1151(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SHJT201608002.htm
    [8] YOUSEFI R, SHAFAGHAT R, SHAKERI M. High-speed planing hull drag reduction using tunnels[J]. Ocean Engineering, 2014, 84:54-60. doi: 10.1016/j.oceaneng.2014.03.033
    [9] 孙华伟, 马伟佳, 朱江波.影响滑行艇阻力数值计算的网格因素研究[J].中国造船, 2015, 56(2):170-178. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGZC201502020.htm

    SUN H W, MA W J, ZHU J B. Research on grid factor in numerical calculation of planing craft resistance[J]. Shipbuilding of China, 2015, 56(2):170-178(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGZC201502020.htm
    [10] MENTER F R. Two-equation eddy-viscosity turbu-lence models for engineering applications[J]. AIAA Journal, 1994, 32(8):1598-1605. doi: 10.2514/3.12149
    [11] CHAMBLISS D B, BOYD JR G M. The planing char-acteristics of two v-shaped prismatic surfaces having angles of dead rise of 20° and 40°[R]. NACA Techni-cal Note 2876. Washington:NACA, 1953.
    [12] TAUNTON D J, HUDSON D A, SHENOI R A. Char-acteristics of a series of high speed hard chine planing hulls-part 1:performance in calm water[J]. Interna-tional Journal of Small Craft Technology, 2010, 152:55-75. http://www.academia.edu/5961763/Hydrodynamic_analysis_techniques_for_high-speed_planing_hulls
    [13] BRIZZOLARA S, SERRA F. Accuracy of CFD codes in the prediction of planing surfaces hydrodynamic characteristics[C]//Proceedings of the 2nd Interna-tional Conference on Marine Research and Transporta-tion. Naples:ICMRT, 2007:147-159.
    [14] 王硕, 苏玉民, 庞永杰, 等.高速滑行艇CFD精度研究[J].船舶力学, 2013, 17(10):1107-1114. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBLX201310002.htm

    WANG S, SU Y M, PANG Y J, et al. Study on the accuracy in the hydrodynamic prediction of high-speed planing crafts of CFD method[J]. Journal of Ship Mechanics, 2013, 17(10):1107-1114(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBLX201310002.htm
    [15] 陈辉. M船型水气两相流场特性研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2011. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10497-1011105197.htm

    CHEN H. The research of M-ship's two-phrase flow field characteristic[D]. Wuhan:Wuhan University of Technology, 2011(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10497-1011105197.htm
  • 2017-2-12_en.pdf
  • 加载中
图(11) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  428
  • HTML全文浏览量:  40
  • PDF下载量:  204
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-07
  • 网络出版日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2017-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回