短波中顶浪航行船舶尾伴流场特性研究.pdf

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1、第18卷第1-2期船舶力学Vol.18No.1-22014年2月JournalofShipMechanicsFeb.2014文章编号：1007-7294（2014）01-0054-08短波中顶浪航行船舶尾伴流场特性研究吴乘胜，邱耿耀，闫岱峻，常亮（中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室，江苏无锡214082）摘要：论文采用基于RANSE的数值波浪水池技术，开展短波中顶浪航行船舶尾伴流场特性研究。以KCS船模为对象，进行了静水中尾伴流场的数值计算，通过与模型试验结果的对比分析，验证了数值计算方法；开展了不同波长规则波顶浪

2、中船舶尾伴流场的数值计算，分析了波浪的影响，结果发现随着波长增大，时均轴向伴流分数总体上呈逐渐减小的趋势，论文对其成因机理进行了分析；最后，提出了规则波中时均轴向伴流分数变化传递函数的概念。关键词：伴流场；短波；顶浪；数值计算中图分类号：U661.7文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2014.h1.007ResearchonthecharacteristicsofwakefieldforashipadvancinginregularheadshortwavesWUCheng-she

3、ng,QIUGeng-yao,YANDai-jun,CHANGLiang(ChinaShipScientificResearchCenter,Wuxi214082,China)Abstract：SomeresearchworkonthecharacteristicsofwakefieldforKCSmodeladvancinginregularheadshortwaveswascarriedoutbyRANSEbasednumericalwavetanktechnology.Wakefieldfortheshipmod

4、鄄elincalmwaterwascomputedandcomparedwiththeexperimentaldatatovalidatethenumericalmethod.NumericalcomputationsofwakefieldforKCSmodeladvancinginregularheadwaveswerecarriedout.Theeffectofwaveonthewakefieldwasanalyzed.Theresultsshowthatthetime-averagedwakefractionwi

5、lldecreaseingeneralwhilethewavelengthbecomeslonger;themechanismofthislawwasanalyzed.Final鄄ly,theconceptoftransferfunctionoftime-averagedwakefractionvariationinregularwaveswasputforward.Keywords:wakefield;shortwaves;headwaves;numericalcomputation1引言船舶在多数情况下是在风浪的环

6、境下航行的，尤其对远洋船舶，航行过程中经常会遭遇各种海况，海上风浪环境是影响船舶运营效能的最主要外界环境。在风浪的作用下船舶会产生运动，不仅会增加船舶的航行阻力、影响推进器推进性能，还可能会影响船员的生活和工作，极端情况下还可能影响船载货物乃至船本身的安全。因此，船舶在风浪中的航行性能才能更加真实地反映船舶的运营效能，针对实际运行过程中遭遇的风浪环境进行船型和性能的优化，将成为提高船舶能源利用效率，减少能耗的重要技术途径，同时对提高船舶的航行安全性也具有重要意义。收稿日期：2013-12-15基金项目：江苏省自然科学基

7、金（BK2010162）资助作者简介：吴乘胜（1976-），男，博士，中国船舶科学研究中心高级工程师；邱耿耀（1985-），男，工程师。第1-2期吴乘胜等：短波中顶浪航行船舶尾伴…55风浪作用下船舶航行阻力的增加及对推进性能的影响，综合反映即为船舶在真实海况中的失速系数f，其大小与船舶实际航行中的快速性能和能耗密切相关，是反映船舶实际航行性能和运营效能w的重要指标，也是目前国际上船舶性能研究和船型优化研究的热点之一。随着船舶的大型化，在航行、运营过程中，船舶更容易遭遇短波（相对船长而言）。因而近年来，国际船舶、海运界对

8、短波中船舶航行性能特别是快速性越来越关注，关于这方面的研究也越来越多。目前，相关研究主要集中在波浪增阻方面，但实际上波浪中船舶快速性涉及两个方面的问题：一方面是波浪中船舶航行阻力问题，另一方面是波浪中船后螺旋桨的推进效率问题。而波浪中船舶尾伴流场是影响螺旋桨推进效率的重要因素之一，但目前这方面的研究还非常少见。传统的研究波浪中船舶