21世纪的船舶性能计算和RANS方程
纳卫尔-斯托可方程题目
纳卫尔-斯托可方程题目纳卫尔-斯托可方程（Navier-Stokes equation）是描述粘性流体运动的基本方程之一。
以下是一些与纳卫尔-斯托可方程相关的题目示例：1.推导纳卫尔-斯托可方程：1.从流体微元受力的角度，推导纳卫尔-斯托可方程。
2.考虑流体中的应力张量和应变率张量，推导出纳卫尔-斯托可方程的矢量形式和分量形式。
2.纳卫尔-斯托可方程的应用：1.简述纳卫尔-斯托可方程在流体力学中的应用领域。
2.讨论纳卫尔-斯托可方程在气象学、海洋学、航空航天、生物医学工程等具体领域中的应用。
3.纳卫尔-斯托可方程的简化与特殊情况：1.说明在哪些条件下，纳卫尔-斯托可方程可以简化为欧拉方程。
2.讨论对于不可压缩流体，纳卫尔-斯托可方程的特殊形式。
4.边界条件与初始条件：1.解释在解决纳卫尔-斯托可方程时，需要给出哪些边界条件和初始条件。
2.举例说明在管道流、外部流等不同流动问题中，如何确定这些条件。
5.数值方法与计算流体动力学：1.简述常用的数值方法（如有限差分法、有限元法、谱方法等）来求解纳卫尔-斯托可方程。
2.讨论计算流体动力学（CFD）在模拟复杂流动现象中的作用和局限性。
6.纳卫尔-斯托可方程与湍流模型：1.解释纳卫尔-斯托可方程在描述湍流时的困难。
2.讨论常用的湍流模型（如雷诺平均纳卫尔-斯托可方程RANS、大涡模拟LES、直接数值模拟DNS）及其优缺点。
7.实际问题中的纳卫尔-斯托可方程：1.分析一个具体工程问题（如汽车空气动力学、船舶水动力学、风力发电机叶片设计等），说明如何应用纳卫尔-斯托可方程进行分析。
2.讨论在实际问题求解纳卫尔-斯托可方程时可能遇到的挑战和解决方法。
8.纳卫尔-斯托可方程的存在性与光滑性：1.阐述纳卫尔-斯托可方程解的存在性和唯一性问题。
2.讨论关于纳卫尔-斯托可方程光滑解的存在性及其与湍流的关系。
请注意，纳卫尔-斯托可方程是一个复杂的偏微分方程系统，其解析解通常难以获得，因此在工程和科学实践中常常依赖于数值方法和计算机模拟来求解和分析。
水下航行器及泵喷推进器能量转换特性研究
0 引言随着21世纪各国经济发展提质增速，海上工业和军事业的发展进程也呈现出日新月异的变化。
其中，水力机械的应用广泛存在于国民日常生活中，例如：我国是水资源开发大国，在梯级电站和海洋能源开发利用中，贯流式和轴流式水轮机应用广泛[1]，优势明显，对于低扬程泵站则多采用轴流泵和贯流式水泵[2]；在海上运输业和海洋军事方面，船用以及水面水下舰艇常用水力机械为螺旋桨和泵喷推进器[3]。
随着目前海上运输业和军事舰艇逐步向着大型化、高航速和大载重的方向发展，螺旋桨和泵喷推进器作为使用最为广泛的水面及水下推进器，对其各方面要求越来越高。
其中，作为新一代推进器的泵喷推进器，相比于传统螺旋桨推进而言，不但可以显著提高推进效率，还可以大幅度增强隐身性能，为水面及水下舰艇的安全运行提供了更好的保障。
1 研究现状自20世纪80年代以来，泵喷推进器以其高推进效率，低辐射噪声和优秀的抗空蚀性能而逐渐引起各国军事界的关注[4]。
近年来，随着海上输送向高速发展，泵喷推进器的应用范围和需求已大大增加。
但是当潜艇航速越来越高时，推进器高速运行区域中的压力就会越低，这意味着该区域有可能发生空化现象。
在大多数情况下，螺旋桨和泵空化是一种不良现象，会引起强烈的噪声、叶片剥蚀、振动和效率降低等问题。
空泡破裂产生的冲击波是主要的噪声源，尤其是在海洋军事领域，对水下航行器的声学隐身性能构成了极大的威胁。
不同于常规水力机械上的空化现象，水下带有艇体的泵喷推进器空化是同时受到艇体尾部非均匀伴流场影响以及叶轮高速旋转影响下的三维非定常空化流动，其流动复杂程度较高，对于潜艇尾部流动稳定性以及隐身性能影响严重。
此外，由于泵喷推进器本身几何结构特征叶顶间隙的存在，叶顶周围的流体由于压力面和吸力面之间的压差驱动作用，在叶顶间隙区域产生泄漏流，并极易由此诱发复杂的涡结构，包括泄漏涡、诱导涡以及梢隙涡等[5，6]。
涡结构高速旋转形成极低的涡心压力，成为空化发生的起始位置之一。
船舶前体棱形系数计算公式
船舶前体棱形系数计算公式
船舶前体棱形系数是指船舶前体在水平截面上的形状系数，它是描述船舶前体形状的重要参数之一。
船舶前体棱形系数的计算公式可以通过对船舶前体的几何形状进行分析得出，下面将介绍其具体的计算方法。
船舶前体棱形系数的计算公式如下：
CBF = (A1 + A2) / (L B T)。
其中，CBF表示船舶前体棱形系数，A1表示船舶前体水线面积，A2表示船舶前体水线面积，L表示船舶前体的长度，B表示船舶前体的宽度，T表示船舶前体的吃水深度。
在实际计算中，船舶前体的水线面积可以通过对船舶前体的水线形状进行测量得出，船舶前体的长度、宽度和吃水深度可以通过对船舶的实际测量或者设计参数进行获取。
船舶前体棱形系数的计算公式是基于船舶前体的几何形状进行推导的，其计算结果可以反映船舶前体的形状特征。
通过对船舶前体棱形系数的计算，可以为船舶的设计和性能预测提供重要的参考数据。
船舶前体棱形系数的计算公式的推导过程是基于对船舶前体的形状特征进行分析得出的。
在实际应用中，船舶前体棱形系数的计算可以通过计算机辅助设计软件进行，也可以通过对船舶前体的实际测量数据进行计算得出。
船舶前体棱形系数的计算结果对于船舶的设计和性能预测具有重要的意义。
通过对船舶前体棱形系数的计算，可以为船舶的航行性能、稳性特性等方面的分析提供重要的参考数据。
总之，船舶前体棱形系数的计算公式是描述船舶前体形状特征的重要工具，其计算结果对于船舶的设计和性能预测具有重要的意义。
通过对船舶前体棱形系数的
计算，可以为船舶的设计和性能分析提供重要的参考数据，为船舶的安全航行和性能优化提供重要的支持。
四种湍流模型介绍
四种湍流模型介绍湍流是一种自然界中的非常普遍的现象，它的产生非常复杂且难以完全理解。
然而，对于一些科学领域来说，湍流是非常重要的，比如气象学、海洋学、工程学等。
湍流的模拟对于这些领域中的许多问题都是至关重要的。
本文将介绍四种湍流模型的基本概念及其应用。
1. DNS（直接数值模拟）DNS模型是把流体问题看做一组微分方程的解，对流体流动的每个细节都进行了计算。
这种模型的重要性在于它能够提供非常详细的流场信息，而且可以完全地描述流体力学问题，因此它也被称为“参考模型”。
然而，DNS模型也有一些局限性。
由于湍流的分子尺度是非常小的，因此在模型计算时需要高分辨率的计算网格，这使得计算时间和存储空间要求非常高。
此外，由于瞬时的湍流性质非常不稳定，因此DNS模型的计算过程也非常复杂。
因此，在实际应用中，DNS模型的应用受到了很大的限制。
2. LES（大涡模拟）LES模型是将湍流分解成大尺度的大涡和小尺度的小涡，并通过计算大涡的运动来获得流场的信息。
相比于DNS模型，LES模型计算的时间和存储空间要求比较低。
但是，这种模型仍然需要计算小涡的贡献，因此计算时仍然需要很高的分辨率。
在工程学中，这种模型常用于模拟湍流流动问题，比如气动噪声、汽车的气动流动、空气污染等问题，因为模型能够更好地反映流场的基本特性，提供比较准确的结果。
3. RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯方程模型）RANS模型通过对湍流流场的平均速度和压力场进行求解，以获得平均情况下的流动情况。
该模型在计算湍流流场时，只需要考虑平均的流态，不需要计算流动中的小且不稳定的涡旋，因此计算效率比较高。
这种模型常用于一些基于大规模的工程计算，如风力发电机、涡轮机、船舶的流动等。
研究发现，在这些问题中，相比于LES模型，RANS模型所得到的结果精度略低，但是在很多领域中已经被广泛地应用。
4. VLES（小尺度大涡模拟）VLES模型是LES模型和RANS模型的结合体，通过计算流场中的大尺度涡旋和小尺度涡旋来提高计算的准确性。
船舶流体计算
船舶流体计算
船舶流体计算是指通过数学模型和计算方法来分析船体在水中的流体力学特性。
这项计算可以用来评估船舶的稳定性、阻力和推进力等参数，从而确定船舶的设计和操作。
以下是船舶流体计算的一些常见方法：
1. 阻力计算：使用雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS）或光
滑片面近似理论（SST）等方法，计算船舶在水中移动时受到
的阻力。
这些方法可以通过求解速度、压力和湍流模型来获得阻力数据。
2. 稳定性计算：通过计算船体的形状和重心等参数，使用浮力和重力的平衡条件来评估船舶的稳定性。
这可以帮助设计师确定船舶的荷载和货物分配，并确保船舶在水中的平衡状态。
3. 推进力计算：通过计算螺旋桨或推进器的叶片和水流之间的相互作用，确定推进力和功率需求。
这可以帮助船舶操作员选择合适的推进设备和工作点，并优化船舶的能源效率。
4. 过波阻力计算：通过计算船舶在波浪中移动时所受到的阻力，评估船舶的航行性能和航速。
这可以帮助设计师优化船体的形状和船型，以减小波浪阻力和提高船舶的速度性能。
5. 动力学模拟：通过建立船舶的动力学模型，使用牛顿定律和运动方程来模拟船舶在不同操作条件下的运动轨迹。
这可以帮助船舶操作员进行航线规划和操纵决策，确保船舶的安全和航行效率。
以上仅列举了一些常见的船舶流体计算方法，实际中可能还存在其他更专业和复杂的计算方法，根据具体情况和需求选择合适的计算方法进行船舶流体计算。
21世纪的船舶性能计算和RANS方程
第5卷第5期船舶力学V ol.5N o.52001年10月Journal of Shi p M echanics Oct.2001文章编号:1007-7294(2001)05-0066-19收稿日期:1999-12-17作者简介:刘应中(1931-),男,上海交通大学船舶与海洋工程学院教授,长期从事水动力学的教学和研究工作。
21世纪的船舶性能计算和RAN S 方程刘应中,张怀新,李谊乐,缪国平(上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海200030)摘要:本文从势流兴波阻力研究、船体的粘性绕流、螺旋桨的性能计算、船舶耐波性和船舶操纵性等五个方面系统地回顾了船舶流体性能计算近40余年来的发展,对他们发展的脉略、存在的主要问题、不同时期出现的解决方法,作了较为全面的评述,并对21世纪的船舶性能计算作了展望,指出:(1)船舶流体力学中势流为控制因素的问题,将统一在基本源的框架下;(2)RANS 方程在船舶性能计算中的实际应用已经提上日程,可望在21世纪成为各领域中的主要计算模式;(3)求解RANS 方程的商业软件在船舶流体力学计算中的作用不可低估;(4)计算模式的统一和商业程序的应用将使比较抽象的流体力学更接近生活,更容易为工程技术人员所理解、所接受。
文后附有154篇有关主要文献。
关键词:船舶性能;计算;RANS 方程中图分类号:U661文献标识码:A船舶性能的设计与估算,从上一世纪(1886)Froude 建立第一个长水池开始,多少年来一直是立足于实验。
世界上许多国家花了巨额投资,建立了大量的、形形式式的、大小不一的船舶性能实验设备,就足以说明这一点[1]。
本世纪中期,计算机的出现,特别是它的迅猛发展和高度普及,促进了计算方法的不断进步,一些比较成熟的船舶性能计算方法,开始在实践中发挥重要作用,从而使计算流体力学(CFD ),或者更具体些,计算船舶流体力学(CSH D )逐渐成为实验的一种辅助手段,或者正在成为可以与物理试验并驾齐驱的、另一类船舶性能的研究方法(或数值试验)。
船舶设计中的流体动力学模拟
船舶设计中的流体动力学模拟在船舶设计领域，流体动力学模拟是一项至关重要的技术。
它就像是船舶设计师手中的一把神奇的钥匙，能够打开高效、安全和性能卓越的船舶设计之门。
要理解船舶设计中的流体动力学模拟，首先得明白什么是流体动力学。
简单来说，流体动力学研究的是流体（比如水、空气等）的运动规律以及流体与物体之间的相互作用。
对于船舶而言，水就是最主要的流体环境。
当船舶在水中航行时，水对船舶产生各种力和影响。
比如，水的阻力会影响船舶的速度和能耗，水流的冲击可能导致船舶的不稳定，甚至影响船舶的操控性和安全性。
这时候，流体动力学模拟就派上用场了。
通过流体动力学模拟，设计师可以在计算机上创建一个虚拟的船舶模型，并模拟它在各种水流条件下的运行情况。
这种模拟可以提供大量详细且准确的数据，比如船舶所受到的阻力大小、水流在船体周围的流动形态、船舶的升力和下沉力等等。
想象一下，设计师不用先建造出实际的船舶，就能提前知道它在水中的表现，这能节省多少时间、成本和避免多少潜在的风险啊！比如说，如果通过模拟发现船舶的阻力过大，设计师就可以对船体的形状进行优化，比如修改船头的形状、调整船身的线条，以减少水流的阻力。
在船舶设计的早期阶段，流体动力学模拟可以帮助设计师确定船舶的大致形状和尺寸。
这时候，可能只是一个比较粗略的模拟，但已经能够为后续的详细设计提供重要的方向。
比如，是选择尖瘦的船头还是圆润的船头，船身是采用直线型还是曲线型，这些初步的决策都可以基于流体动力学模拟的结果。
随着设计的深入，模拟也会变得越来越精细。
不仅会考虑船舶在平静水域中的航行情况，还会考虑在风浪、水流变化等复杂环境下的性能。
比如，在大风浪中，船舶的稳定性如何，会不会出现过度摇晃甚至翻船的危险。
通过模拟这些极端情况，设计师可以采取相应的措施来增强船舶的结构强度和稳定性。
而且，流体动力学模拟不仅对船舶的整体性能有帮助，对船舶的各个部件也能进行细致的分析和优化。
比如螺旋桨的设计，通过模拟可以确定螺旋桨的最佳叶片数量、形状和旋转速度，以提高推进效率。
船舶雷诺数计算公式
船舶雷诺数计算公式嘿，咱今天来聊聊船舶雷诺数计算公式这事儿。
你知道吗，在船舶的世界里，雷诺数可是个相当重要的家伙！雷诺数能帮我们搞清楚流体在船舶周围流动的情况，对船舶的设计和性能评估那是至关重要。
先来说说雷诺数的计算公式吧，它是这样的：Re = ρvd/μ 。
这里的ρ是流体的密度，v 是流体的流速，d 是特征长度，μ是流体的动力粘度。
可别小看这个公式，要想准确地计算出雷诺数，每个参数都得搞得明明白白。
就拿船舶航行来说吧，比如说一艘货轮在大海中航行。
海水就是那流体，它的密度和粘度是相对固定的。
但船舶的速度和尺寸可就有讲究啦。
如果这艘货轮开得特别快，那流速 v 就大，雷诺数也会跟着变大。
而船舶的尺寸，比如说船身的长度或者某个关键部位的直径，就是那个特征长度 d 。
要是这船造得特别大，d 的值也会增加，同样会影响雷诺数。
我记得有一次参加一个船舶设计的研讨会，专家们就在那热烈地讨论着雷诺数的计算和应用。
有个年轻的设计师提出了一个方案，他说通过优化船舶的外形，减小特征长度，就能降低雷诺数，从而减少阻力，提高燃油效率。
大家就围绕着他的方案展开了激烈的讨论，各种数据、图表满天飞，那场面，可热闹啦！在实际应用中，计算雷诺数可不是简单地把数字往公式里一塞就完事儿。
得考虑各种实际情况和误差。
比如说，海洋中的水流可不是均匀的，有时候有漩涡，有时候有波浪，这都会影响流速的测量和计算。
而且，船舶表面的粗糙度也会对流体的流动产生影响，进而影响雷诺数的结果。
另外啊，不同类型的船舶，对雷诺数的要求也不一样。
像快速的快艇，就需要尽量减小阻力，所以雷诺数的计算和控制就特别关键。
而大型的油轮，虽然速度相对较慢，但由于体积巨大，雷诺数的计算和分析也不能马虎。
总之，船舶雷诺数的计算公式虽然看起来不复杂，但要真正用好它，还得结合实际情况，仔细分析，才能让船舶在大海中跑得又快又稳。
希望通过今天的介绍，能让您对船舶雷诺数计算公式有更清楚的了解。
现有船舶能效指数计算与验证指南pdf
船舶能效指数（EEXI）是一种评估船舶能源效率的重要指标。
为了确保船舶的能效达标，需要进行计算和验证。
本文将介绍船舶能效指数计算与验证的指南。
一、计算船舶能效指数1.确定船舶参数在进行船舶能效指数计算之前，需要收集船舶的相关参数，如船长、船宽、吃水深度、总吨位等。
这些参数将用于计算船舶的排水量、航速和功率等参数。
2.计算功率功率是评估船舶能效的重要参数。
可以使用以下公式计算功率：P=T*n/95503.其中，P为功率（单位为千瓦），T为推力（单位为牛顿），n为转速（单位为转/分钟）。
如果船舶使用柴油机推进，还需要考虑柴油机的效率。
4.计算船舶能效指数船舶能效指数可以通过以下公式计算：EEXI=P/(航速*排水量)其中，P为功率，航速和排水量可以通过船舶参数计算得到。
EEXI值越小，表示船舶的能效越高。
二、验证船舶能效指数1.收集数据为了验证船舶能效指数，需要收集相关数据，如船舶航行记录、燃油消耗量、排放量等。
这些数据可以通过船舶上的监测设备或船舶管理公司的记录获得。
1.计算实际功率实际功率可以通过以下公式计算：P_actual=(航行距离*航速*3600)/(燃油消耗量/1000)其中，航行距离和燃油消耗量可以通过船舶航行记录获得。
如果无法获得航行距离和燃油消耗量的数据，可以使用其他方法计算实际功率。
1.比较EEXI值和实际功率值将计算得到的EEXI值与实际功率值进行比较，如果两者相差较大，说明船舶的能效不达标，需要进行相应的调整和改进。
如果两者相差较小，说明船舶的能效较好，可以继续保持。
某型船舶水力学性能计算及优化研究
某型船舶水力学性能计算及优化研究近年来，随着海洋经济的发展和对船舶安全性、运输效率等方面的要求越来越高，对船舶水动力性能的研究也越来越重要。
其中，船舶水力学性能在船舶设计与运行中占有重要地位。
本文旨在探讨某型船舶水力学性能的计算与优化。
一、简介某型船舶是一种大规模的海洋运输器械，主要用于散货、油料等大宗物资运输。
该型船整体长度180米，宽度32米，速度16节，排水量36000吨。
由于船舶特性、运输特性和环保要求等不同因素的影响，某型船舶的水动力学效能需要进行研究和计算。
二、计算方法船舶水动力学性能的计算方法多种多样，甚至有些深奥难懂，但总的来说主要可以分为两大类，即实验研究方法和计算机模拟方法。
实验研究方法主要是通过模型试验和原型试验等手段，测定船舶在不同流速和舵角条件下的阻力、推力、速度、操纵性能等参数，从而获取船舶水动力学特性的基础数据。
但是这种方法成本较高且需要较长时间。
计算机模拟方法可以通过数值模拟手段来计算船舶水动力特性参数，包括速度、流量、粘性系数、推力、抗力等。
主要可以分为数值流体计算（CFD）和势流计算（Potential Flow）等两种方式。
从实用角度出发，本文采用了CFD数值流体计算来进行水动力性能的研究。
三、数值模拟分析采用CFD数值流体计算方法，可以准确计算船舶船体的流速、压力、阻力、推力等水动力学参数，进而分析不同条件下船舶性能的变化规律。
1. 建模与网格化首先需要对某型船舶进行建模，包括将船舶几何形状、细节参数等输入计算软件，并进行网格化处理。
建模过程中需要注意对船舶舰形和细节特征的合理处理，确保计算结果的准确性。
2. 模拟条件设置模拟条件的设置直接关系到数值计算结果的准确性和适用性。
需要确定的条件有：（1）不同流速条件下船舶的阻力和推力分布。
（2）不同舵角条件下船舶的操纵能力。
（3）船舶在波浪中的性能表现。
通过对不同条件的模拟分析，可以了解某型船舶的水动力学性能特点，找到性能瓶颈，最终实现性能的优化。
恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究
本文网址：/cn/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03249期刊网址：引用格式：张涵韬, 王一雯, 孔祥韶, 等. 恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究[J]. 中国舰船研究, 2024,19(2): 148–158.ZHANG H T, WANG Y W, KONG X S, et al. CFD-FEM numerical simulation analysis of ship whipping response under extreme sea conditions[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(2): 148–158 (in Chinese).恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究扫码阅读全文张涵韬1,2，王一雯*1，孔祥韶1，郑成1，吴卫国11 武汉理工大学 绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心，湖北 武汉 4300632 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 430063摘 要:［目的］针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象，探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。
［方法］采用计算流体动力学与有限元方法（CFD-FEM ）相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算，并与试验结果及切片理论计算结果进行对比验证；采用分段变截面弹性龙骨梁模型开展船舶的砰击颤振特性模型试验，基于CFD-FEM 双向流固耦合方法开展船艏砰击载荷及高频非线性砰击颤振响应特性分析，并与模型试验结果进行对比验证。
［结果］结果显示，波浪砰击载荷对船艏颤振响应的影响不可忽视，6级海况下由砰击颤振诱发的二阶高频成分分量占低频波浪弯矩的59.86%。
［结论］采用基于CFD-FEM 的双向流固耦合方法可准确计算船首砰击颤振响应；在高海况下船舶所受非线性波浪载荷及结构动态响应易受船首瞬态砰击载荷的影响，在船舶结构设计与安全评估中需考虑高频砰击颤振的情况。
船舶动力学研究中的数值模拟技术探讨
船舶动力学研究中的数值模拟技术探讨一、介绍船舶动力学研究是应用力学和流体力学原理，在船舶设计、操纵和性能优化等方面进行科学研究的领域。
数值模拟技术作为船舶动力学研究中的重要工具，在模拟和预测船舶在运动中的行为和性能方面发挥着重要作用。
本文将就船舶动力学研究中的数值模拟技术进行探讨。
二、船舶运动数值模拟的方法1. RANS模拟方法雷诺平均 Navier–Stokes方程组 (RANS)是目前船舶运动数值模拟中常用的方法之一。
它基于雷诺平均假设，将速度和压力分解为平均部分和涨落部分，并求解湍流通量的统计平均值。
虽然RANS的模拟精度一般较低，但它具有计算效率高的优点，适合于较大尺度的船舶运动数值模拟。
2. LES模拟方法大涡模拟 (Large Eddy Simulation, LES) 是一种适用于湍流流动的数值模拟方法，它通过直接模拟大尺度涡旋，对小尺度涡旋进行传输模型来实现。
相比于RANS方法，LES模拟具有更高的模拟精度，可以较好地模拟船舶运动的湍流特性。
然而，由于计算资源的限制，LES模拟仍然在船舶运动数值模拟中具有一定的局限性。
三、船舶流场数值模拟的方法1. 基于势流理论的数值模拟方法基于势流理论的数值模拟方法主要利用势流方程来模拟船舶在无粘流动中的流场。
通过求解势流方程，可以得到船舶周围的速度场、压力场等重要信息，从而分析船舶的流动特性。
基于势流理论的数值模拟方法适用于对船舶运动中的宏观流动特性进行研究。
2. 基于CFD的数值模拟方法计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics, CFD) 是一种基于控制方程和数值方法，对流体流动进行数值模拟的方法。
在船舶动力学研究中，基于CFD的数值模拟方法可以较为准确地模拟船舶周围的粘性流场，分析船体表面的压力分布、阻力等因素，为船舶的设计和性能优化提供科学依据。
四、船舶动力学研究中的数值模拟应用1. 船舶性能预测数值模拟技术可以对船舶在不同工况下的性能进行预测，如船舶的阻力、推进性能、操纵性等。
潜艇水动力系数数值计算
（ ｃ ｏ ｌｏ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎ，Ｗ ｕ ａ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｆＴｒｎ ｐ ｒａｉ ｏ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ３，Ｃｈｎ ） ｙ ｈ ｎ４ ０ ６ ｉａ
修 回 日期 ：０ ８０ —１ ２ ０ —１２
１ ４ 数值 方 法 ．
作者 简介 ： 詹成胜 （ ９ ７ ， ， １ ７ 一） 男 博士 ， 师 。 讲
在水平面及垂直面模拟旋臂试验固定潜艇的切向速度漂角及冲角固定为零通过系列的改变潜艇的旋转半径来改变潜艇的旋转角速度得到潜艇所受的力及力矩扣除非惯性系带来的非惯性力及非惯性力矩后拟合曲线得到潜艇水动力及力矩关于角速度的曲线从而得到潜艇角速度导数乏聪y
维普资讯
第 ３ ７卷
１ ）人 口处 边界 条件 。人 口流 体速度 预先 给定 为均匀来 流的速度 ， 湍动能 ｋ和耗散率 ｅ 预先 给定 。
２ ）出 流边界 条 件 。选用 出流 条件 ， 出流 边界 到艇 尾 的距 离要合 理 ， 以消除对 流 场计算 的影响 ； ３ ）在 固壁 边 界 。选 用 速度 和 湍 动 能 ｋ的无
第 ３ 期
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＨＩ ＆０ Ｅ ＮＧ Ｎ Ｅ Ｉ Ｃ ＡＮ Ｅ Ｉ Ｅ Ｒ ＮＧ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ３ １３ ．
２０ ０ ８年 ６月 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ ８０ —０ １０ １ ７—９ ３ ２ ０ ） ３０ ０—３
Ｊ ｒ ０ ８ ｕＬ２ ０
潜艇水 动力 系数数值计 算
是 可行 的 。 关 键 词 ： 艇 ； 动 力 系数 ； Ｌ Ｎ 潜 水 Ｆ ＵＥ Ｔ
利用自由面RANS方程进行船舶阻力预报
利用自由面RANS方程进行船舶阻力预报
周轶美
【期刊名称】《国外舰船工程》
【年(卷),期】2001(000)009
【摘要】应用各种网格划分计算了不同流动情况的阻力,比较了各种因素对阻力预报精度的影响,并提出了使计算收敛的最佳方法.
【总页数】10页(P7-16)
【作者】周轶美
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.谈如何利用建立方程模型进行创造性教学——七年级上册的一元一次方程模型[J], 郭剑英
2.利用水文预报进行水电站水库汛期预报调度 [J], 刘子龙;李淑梅
3.利用天气数值预报产品建立贵州黔西南州分县温度预报方程的方法及应用 [J], 段荣;李莉群;何海燕;朱章玉;杨玲;孙文英
4.利用水文预报进行水电站水库汛期预报调度 [J], 王路路
5.采用基于雷诺平均的N-S方程和势流方法进行散货船阻力和运动的预报研究（英文） [J], Hafizul Islam;Mashiur Rahaman;M.Rafiqul Islam;Hiromichi Akimoto
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船舶阻力数值计算研究
DOI编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.01.045船舶阻力数值计算研究邱鹏，何钰璋，李国诚（武警海警学院，浙江宁波315801）摘要：本文采用CFD方法，通过求解RANS方程，基于CFD软件FLUENT，选择某船作为计算对象，研究其阻力性能,并与现有试验值进行对比，探究了网格数目和湍流模型对其性能计算精度的影响。
研究表明数值计算结果与试验数值吻合较好，验证了本文采用的计算方法的可靠性，对今后船舶阻力性能数值预报有一定参考作用。
关键词：船舶阻力；数值计算；RANS;CFD中图分类号：U661.31文献标识码：A文章编号：1006—7973（2021）01-0121-03船舶快速性是船舶的诸多性能中的一项非常重要的技术性能，快速性的优劣，对众多船舶来说在一定的程度上影响船舶的使用性和经济性。
对于民船以及军舰舰艇而言显得更加重要，这是由于在民船中，船舶快速性性能很大程度上影响其经济成本，对军船而言，快速性能是军舰主要的性能指标之一，直接影响军舰的作战能力［1］。
而船舶的阻力预报是研究船舶快速性的一个重要指标，阻力性能良好的船舶可以提高运输效率，节约能源，也直接关系到船舶的经济性能［2］。
阻力的预报方法一直以来是船舶性能计算领域中的重要研究主题。
目前，预报方法大体分为理论计算、模型试验、数值模拟三大类。
郭春雨等［3］对采用艾亚法和兰泼凯勒法对阻力展开了评估预报，同时进行了一些修正。
模型试验是根据对问题本指导理性认识，按照相似理论制作小尺寸的船模和桨模,在试验池中进行试验,以获得问题定性和定量的解决。
许多优良的船型或重要船舶几乎都要进行船模试验。
在船舶快速性的研究历史上，船模试验一直是最重要的方法，在某种意义上，曾经是唯一的方法，但船模试验有其局限性，诸如与实船情况不能完全模拟、试验成本高等叭随着计算机科学技术和计算机流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术在船舶性能数值模拟领域的不断应用研究，基于纳维尔-斯托克斯（Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS）方程的三维粘性流方法逐步地应用在船舶阻力计算模［4］，不少学者采用FLUENT、STR-CCM+等流体软件，对船舶的阻力研究做了深入探讨，研究了计算模型、计算网格处理等具体问题的处理，取得了一些仿真经验问。
船舶性能系数简介共63页文档
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
船舶原理公式
船舶原理公式汇总第一章船型系数：水线面系数 C WP =A W /LB 中横剖面系数 C M =A M /Bd 方形系数C B =排水体积/LBd菱形系数C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数 C VP =排水体积\A W d=排水体积/C WP LBd=C B /C WP 排水体积符号▽ 尺度比：长宽比L/B ：与船的快速性有关船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关型深吃水比D/d ：与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关 船长吃水比L/d ：与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活 梯形法：A= ⎰b aydx A=l ⎰bydx 0=l(∑=ni yi 0-(y 0+y 3)/2) 注 (y 0+y n )/2为首尾修正项辛氏法：一法，A=1/3l(y 1+4y 2+y 3) 二法，A=3l/8(y 1+3y 2+3y 3+y 4) 计算漂心 X F =M oy /A W =⎰-2/2/L L xydx /⎰-2/2/l l ydx 其中A W =2Lδ∑yi 'M oy =2(L δ)2∑kiyi ' 所以X f =L δ∑kiyi '/∑yi '计算横剖面面积型心的垂向坐标Z a =M oy /A s =⎰dzydz 0/⎰dydz 0其中横剖面面积As=2⎰dydz 0Moy=2⎰dzydz 0又可以表达为As=2dδ∑yi ' (注意首位修正)Moy=2(l δ)2∑kiyi ' 所以可以表达为za=d δ∑kiyi '/∑yi '第二章浮心的计算dM yoz =x F A w d z dM xoy =zA w d z x F 为A w 的漂心纵向坐标 排水体积对中站面yoz 的静距 M yoz =⎰dxfAwdz 0浮心纵向坐标x B =M yoz /▽=⎰d xfAwdz 0/⎰dAwdz 0同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标 Mxoy=⎰dzAwdz 0Zb=Mxoy/▽=⎰d zAwdz 0/⎰dAwdz 0同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置 dM yoz =x F A s d x dM xoy =z a A s d x浮心纵向坐标Myoz=⎰-2/2/l l xAsdx X B=Myoz/▽=⎰-2/2/l l xAsdx/⎰-2/2/l l Asdx 浮心垂向坐标Myoz=⎰-2/2/l l zaAsdx z B=Mxoy/▽=⎰-2/2/l l zaAsdx/⎰-2/2/l l Asdx第三章复原力矩 MR =GZ ∆BM=I T/∆BML=I LF/∆初稳性公式和稳性高复原力矩MR =GZ∆=GM∆φ忽略第四章M R =GZ∆可以得到MR=GZ∆=∆L重点：静稳性曲线的特征M R =GZ∆ MR=GZ∆=∆L所以M R=∆L L=GMφ说明：船舶在正浮的平衡位置，静稳性臂L对横倾角的导数等于初稳性高度GM 故，对于静稳性曲线来说，其远点的切线的斜率等于初稳性高度GM第七章船舶阻力总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力（漩涡阻力）R t =Rw+Rf+Rpv估算阻力的近似方法海军系数：对于船型近似，尺度和航速相同的船舶，他们的阻力Rt和排水量及航速都有以下的关系，Rt∝∆2/3V2有效功率PE和排水量∆已及航速V的关系PE∝∆2/3V3又可以表示为Ce=∆2/3V3/P ECe为海军系数∆为排水量V为航速Kn艾亚法：单桨船CBC=1.08-1.68Fr双桨船CBC=1.09-1.68Fr艾亚法给出的对应于上述标准的有效功率PEPE=∆0.64V3S /C*0.735(KW)VS为静水中航行的速度C0系数可以根据长度排水量系数L/∆1/3和速长比V/L这里的LS 垂线间长雷诺定律Cf =Rf/1/2ρv2s=f(R e) 摩擦阻力R f雷诺数Re=Lν/V ν为水运动粘性系数 V为速度傅汝德数Ff=V/gl傅汝德数的比较定律V s /gls=V m/glm所以得出V s=V m LmLs/= V mα1/2α为模型船与实船的缩尺比相似定律：流体兴波阻力是傅汝德数的函数，因此总阻力必定是粘性阻力和兴波阻力的和，也就是雷诺数与傅汝德数的函数（不做要求）Ct=Rt/1/2ρv2s=f(Re,Fr)傅汝德假定，1假定船体总阻力可以分为独立的两部分，一是摩擦阻力，二是粘压阻力和兴波阻力，合并后为剩余阻力。