H型船的船底设计及减阻性能研究

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高速艇又称高性能船,是当今世界各国游艇行业开发与研制的热门点。高性能船具有高航速、浅吃水、耐波性、两栖性的特点,因此设计研发新型高速艇将是未来一个长期的研究方向。H型减阻船属于高速游艇,它主要采用空气润滑作用减小阻力。H型船包括主船体、两个宽片体、甲板和折角线等,中间有窄槽道,船体两侧各有一个浅槽道。游艇在高速行驶的时候,雪橇式的船艏使大量的空气进入船底,随着速度的不断提升,空气压力不断加大,在船体槽道中形成高压气垫,利用空气动升力将船体托起。达到减小船体湿表面积,减小水对船体的摩擦阻力,提高船的航行速度。通过MAXSURF软件分析船体的阻力、有效马力、水动力性能和耐波性,得到船体的基本航行性能。利用数值模拟软件FLUENT进行水气两相流模拟,得到了H型船的基本航行性能。通过分析船体在不同速度时的动压、静压、水气分布情况和波形图来观察阻力大小。将模拟数值和经验公式得到的摩擦阻力系数值进行比较,分析两者在阻力预报方面的特点。通过数值模拟可以初步了解船的航行状态,阻力情况,为船型改进、优化提供有效依据。通过船模微循环水池实验,得到不同速度下的船模阻力值,将数值模拟值与水池实验值相比较,分析两者在获取阻力方面各自的特点。通过对船体的各种分析可以总结出以下结论:1、数值模拟在预报船体阻力方面具有一定的准确性;2、船体的结构设计满足船体在高速时的低阻力性能;3、通过船底水气分布情况、动压静压图和波形图和阻力值可以分析出容积傅氏数1<Fr <3时,船体处于过度型,存在喷溅现象;速度为14.3m以上时,船体容积傅氏数Fr>3,处于滑翔状态,船体大部分脱离水面,此时阻力开始下降;同时由于船体处于滑行状态,兴波阻力大大减小;4、微循环水池的船模实验改变了传统水池占地面积大的缺点,为实船阻力预报提供有效数据。
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