《船底橫向擾流板水動力特性及減阻機理研究》是依託華中科技大學，由馮大奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：船底橫向擾流板水動力特性及減阻機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馮大奎
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高速排水型船舶縱向運動穩定性差，濕表面積較普通船舶要大，受摩擦阻力限制，航速進一步提高存在困難；滑行艇縱向運動穩定性和波浪中的適航性差，航行狀態受重心影響大，本研究提出在船底加裝可控橫向擾流板以改善水動力特性。通過理論分析、數值模擬和實驗研究擾流板流體動力特性，掌握船底橫向擾流板與船體的有效配合，改變船體濕表面的壓力分布，改善高速船在高海況下的縱向運動穩定性，提高耐波性，調整船舶狀態，減少船舶阻力。研究不同剖面形狀及不同攻角擾流板對船體底部壓力分布的影響。經過水動力最佳化設計的擾流板，其水動力特性，結構特性和系統可靠性將可以改善高速船舶的水動力性能。
結題摘要
以高速排水型船舶為研究對象，通過查閱大量的文獻資料，提出在船舶底部安裝橫向擾流板以達到減小阻力的目的。項目採用採用數值方法，水池模型試驗的方法對比研究了橫向擾流板和尾壓浪板對減阻效果的影響，提出了橫向擾流板減阻機理。三年來，以本項目為基礎開展了多項高速船性能試驗，理論研究，在國內外核心期刊上發表學術論文8篇，其中EI收錄3篇，參加一次國內同行業學術會議，一次國外學術會議。本項目的主要研究成果和結論： （1）橫向擾流板一般對單體或雙體或多體高速排水型方艉船舶均有一定的減阻效果，其安裝位置一般在船舶尾部，通過對有限條件下的計算和分析（約束了船體的縱傾和升沉運動），其減阻機理如下： （a）尾部橫向擾流板，改變了尾部壓力分布，其後不產生較明顯的低壓區，相當於增加了尾封板的面積，擾流板抑制了尾部雞尾流產生，相當於增加了船長，降低了船舶傅汝德數； （b）高速排水方艉船高速航行時，船體興波使船體艏部處於波峰而船艉處於波谷附近，出現顯著的艉傾航態，從船型阻力和推進效能方面考慮均是不利的，而阻流板存在所誘導的艉部壓強變大會產生正值的縱向力矩（艏傾力矩），對於一般的重心偏向船艉的船型，該力矩將能抬升船艉，克服原來因興波所形成的艉傾，從而改善航態，並同時改善推進性能。 （2）橫向擾流板不適合於動力支撐的船舶，由於橫向擾流板在受高速流衝擊時，引起水流的不穩定，導致船舶運動姿態不穩； （3）橫向擾流板對流場的影響是局部的，因此對摩擦阻力的影響不大，理論分析之初，寄希望擾流板產生空化以減少摩擦阻力是不現實的，因為空化需要更高的流動； （4）實驗研究表明，橫向擾流板主要提供縱傾力矩，儘可能靠後，一般安裝在尾封板處，其安裝角度對阻力特性的影響從模型試驗中無法驗證，主要是尺度效應的影響太大。
