肥大型船舶实效伴流分析及预报.pdf

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1、第４３卷第４期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．４２０１４年８月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｕｇ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０４．０１０肥大型船舶实效伴流分析及预报郭春雨，陈月钢，王成尧，谷双泰，刘桂杰（哈尔滨工程大学船舶工程大学，哈尔滨１５０００１）摘要：为进一步掌握肥大型散货船、油船实效伴流的变化规律并改善传统估算公式的实用性，基于对成因的内在分析，探讨部分影响实船实效伴流的主要参数，并总结出相应的规律。以近３０艘实船的数据资料为依据，通过改良得到一种具备创新性、实用性

2、、能反映实船实效伴流客观规律的预报方法。关键词：散货船；油船；实效伴流；客观规律中图分类号：Ｕ６６１．１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１４）０４-００４７-０５随着航运业的不断发展，肥大型散货船、油船表面界层内水质点具有向前的速度，从而形成摩方形系数大、载货量大、经济性好等优点使其越来擦伴流。同时船航行时产生的波浪改变了水质点［１］越受营运者的青睐。伴流分数作为一个重要的速度，这种由船体本身兴波作用产生的伴流，称参数，在影响推进效率、船机桨匹配程度的同时左之为波浪伴流。右着其它船型参数的选取。基于对节能环保的考肥

3、大型散货船、油船航速较低、方形系数大、［２］虑，国际海事组织于２０１３年强制执行ＥＥＤＩ。佛劳德数小等特点，决定了三种成分在伴流中所［４］故此，准确预报实效伴流分数对绿色船舶具有一占比例的大小，其关系为定的现实意义。船型的特殊性加上对实效伴流规wｆ＞wｐ＞wｗ（１）律认知的不彻底性导致缺乏一种有效预报肥大型散货船、油船实效伴流分数的方法。传统估算公２主要影响参数分析式虽基于大量实船资料，但因缺乏对伴流分数客2．1方形系数观规律的把握，部分公式选取参数少、适用范围针方形系数表征了船体水下体积的肥瘦程对性弱、未考虑现代船型参数的变化，

4、从而导致公［５］度。这一表征意义决定了方形系数相近的船式精度不足。为此，探讨部分影响实效伴流的主舶必然具备大量相似特点。以本文研究的肥大型要参数并总结出相应的规律，得到一种具备创新船为例：大方形系数、艏艉端短进去流段、大曲率性、实用性，能反映实船实效伴流客观规律的预报等特点导致肥大型船艏肩波强化，艉部水流分离方法。严重，螺旋桨盘面处来流不畅，易产生强纵向涡［６］１伴流分类（舭涡）。以上特点对船舶伴流尤其形势伴流［３］及摩擦伴流而言极为重要。因此，方形系数是影按照是否考虑桨对船的影响，伴流分为标响实效伴流的主要参数之一。为验证此观点

5、并体称伴流和实效伴流，后者为本文研究对象。按成现普遍意义，本文以方形系数为主要依据选取并因不同，可分为形势伴流wｐ、摩擦伴流wｆ和波浪计算了４种船型、总计６艘船舶，实船实效伴流分伴流wｗ。形势伴流由船体周围水流的流线形成，数则用普遍采用的方法，即：根据船模阻力、自航艏艉处水流具有向前的速度，形成正伴流，舷侧处试验结果经ＩＴＴＣ公式换算得到，其中Ｓ４００６渔船具有向后速度，形成负伴流。水的黏性导致船体资料源于文献［７］，无缩尺比（在航速V＝１４ｋｎ时的实效伴流分数结果见表１。收稿日期：２０１４－０２－２７分析表１。从渔船到散货船，伴

6、流分数随方修回日期：２０１４－０３－２１第一作者简介：郭春雨（１９８１－），男，博士，副教授形系数的增加逐渐变大，两者存在明显的对应关研究方向：船舶推进与节能技术研究系。以Ｓ４００６渔船、４２５０ＴＥＵ集装箱船、载重量E-mail：ｇｕｏｃｈｕｎｙｕ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ４畅８万ｔ油船的方形系数为横坐标，其实效伴流分４７第４期船海工程第４３卷表1典型船主要参数及实效伴流分数2．2雷诺数［８］４２５０载重／万ｔ雷诺数反映了流体粘性的影响。雷诺数船型Ｓ４００６ＴＥＵ参数渔船集装４畅８１１畅５７畅５８畅２越小，黏滞力对流场的影响、流

7、速扰动的衰减越箱船油船油船散货船散货船大，流体流动越稳定；反之粘滞力对流场的影响越垂线间小，流体流动越不稳定。大雷诺数时，流速的微小５４．９２４７．０１７６．０２３９．０２１７．０２２５．０长／ｍ变化容易发展、增强，形成紊乱及不规则的紊流流水线间［９］５８．６１７５．７１８０．０２４４．０２２１．０２２９．０场。对于航行在粘性流体中的船舶，其周围流长／ｍ场势必因雷诺数的变化而有所不同，从而导致伴型宽９．７５３２．３０３２．２０４４．００３２．３０３２．３０流分数的变化。因此，雷诺数同样为影响伴流分／ｍ数的主要因素。设计吃水／ｍ４．

8、６２１１．００１２．４０１３．００１２．５０１２．２０为进一步探究其影响规律，以载重７畅５万ｔ散货船、载重８畅２万ｔ散货船、载重４畅８万ｔ油船方形０．５５００．６３１０．８２６０．８３５０．８４７０．８７４系数为例，根据合作单位提供试验数据，计算统