2018-08作用于船体的水动力的估算
浅水中船舶频域水动力系数计算与分析
浅水中船舶频域水动力系数计算与分析
水动力系数是浅水中船舶运动状态的基本参数，对船舶的运动性能有重要影响。
因此，在浅水船舶领域中，计算船舶水动力系数的方法一直在不断改进和开发。
传统水动力系数计算方法一般是基于理论分析的，如基于Karman-Trefftz理论的方法，这些方法可以提供有效的结果，然而它们很难应用于船舶实际运动情况的复杂情况。
为了实现这一点，可以使用更实用的“分析-经验结合”方法，以通用公式和合理的参数作为一定程度上考虑船舶特性的依据，计算船舶水动力系数。
此外，在实验室设计和船舶在水域测试的基础上，可以建立的船舶的各种水动力参数的实验向量分布，并在此基础上开展实际试验。
通过测试船舶水动力截面系数和动力参数，可以获得真实的实际测试数据，而这些数据可以为水动力系数计算和分析提供有力的支持。
综上所述，在浅水船舶领域中，高效可靠地计算船舶水动力系数和分析运动性能对于开发更加有效率的船舶非常重要。
在这方面，改进的计算方法、理论分析和模型试验的有机结合以及实证基础的计算分析，将是未来研究的重点。
水动力系数
水动力系数水动力系数是描述水流对物体作用的一个重要参数。
它在水力学、船舶工程、水利工程等领域都有着广泛的应用。
水动力系数是通过对流体力学的研究得出的，它能够定量描述水流对物体施加的压力和阻力。
水动力系数可以分为多个方面来进行研究，其中包括阻力系数、升力系数、侧向力系数等。
阻力系数是指单位面积上水流对物体作用的阻力大小，它直接影响物体在水中的运动情况。
升力系数是指单位面积上水流对物体作用的向上的力的大小，它在船舶设计中起着重要的作用。
侧向力系数是指单位长度上水流对物体作用的侧向力的大小，它在桥梁、堤坝等结构物的设计中具有重要意义。
水动力系数的计算方法有很多种，其中比较常用的是实验法和计算法。
实验法是通过在实验室或工程现场进行水流试验，通过测量物体所受到的力来计算水动力系数。
计算法是通过对物体进行数值模拟，利用计算机进行力学分析，得出水动力系数的数值。
这两种方法各有优缺点，根据实际情况选择合适的方法进行研究。
水动力系数的大小与多个因素有关，其中包括物体形状、物体表面光滑度、水流速度、水流密度等。
物体形状是影响水动力系数的主要因素之一，不同形状的物体在水中所受到的水流作用也会有所不同。
物体表面的光滑度也会影响水动力系数的大小，表面越光滑，水流作用就越小。
水流速度和水流密度也会对水动力系数产生影响，一般情况下，水流速度越大，水动力系数也就越大。
水动力系数的研究在船舶工程中具有重要的意义。
船舶的设计需要考虑到水动力系数的大小，以便在航行过程中减小阻力、提高航速。
同时，水动力系数也对船舶的稳定性和操纵性产生影响，对于船舶的安全性至关重要。
水动力系数的研究还可以用于水利工程的设计和水资源的合理利用，能够提高水利工程的效益和安全性。
水动力系数是描述水流对物体作用的一个重要参数，它在水力学、船舶工程、水利工程等领域都有着广泛的应用。
水动力系数的研究可以通过实验法和计算法来进行，它与物体形状、表面光滑度、水流速度和水流密度等因素密切相关。
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。
水动力学在船舶中
水动力学在船舶中水动力学是研究流体力学在水中的运动规律以及与物体相互作用的学科，是船舶设计和建造中不可或缺的重要领域。
船舶在水中运动时受到水流的作用，水动力学的研究可以帮助设计师更好地了解船舶在水中的行为，从而优化船体形状、降低阻力、提高航行效率。
本文将探讨水动力学在船舶中的应用。
首先，船舶的阻力是航海运输中的一个重要考量因素。
水动力学研究表明，船舶在水中运动时会受到阻力的影响，阻力大小取决于船体形状、船速、船载荷等多个因素。
通过水动力学模型计算，设计师可以优化船体外形，减小阻力，提高航行速度和航程，从而节约燃油成本，降低运输成本。
其次，水动力学还可以帮助设计师预测船舶在不同运行条件下的运动性能。
通过模拟船舶在恶劣海况下的运动状态，设计师可以评估船舶的稳定性和适航性，为航海安全提供重要参考依据。
水动力学模型可以帮助设计师优化船舶结构，提高抗风浪能力，确保船舶在恶劣天气下的安全航行。
此外，水动力学研究还可以帮助设计师改善船舶的操纵性。
通过分析水流对船舶的影响，设计师可以优化操纵系统，提高船舶的灵活性和操控性，减小操纵风险，提高航行安全性。
水动力学研究还可以为船舶的航行路径规划提供参考，帮助船舶避开危险区域，降低碰撞和搁浅风险。
总的来说，水动力学在船舶设计和建造中发挥着重要作用。
通过水动力学的研究，设计师可以优化船体结构，提高航行效率，增强船舶的稳定性和安全性，为船舶的设计和运营提供科学依据。
水动力学的不断进步将推动船舶工程领域的发展，为船舶设计和建造注入新的活力。
水动力学在船舶中的应用前景广阔，相信随着技术的不断创新和发展，水动力学将为船舶工程领域带来更多的惊喜与突破。
船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算
船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算船舶喷水推进器是一种利用高速水流推动船舶的设备。
进水流道是喷水推进器的重要组成部分，对其效率有着至关重要的影响。
因此，通过数值计算来评估进水流道效率是非常重要的。
在船舶喷水推进器中，水流从进水流道进入推进器，并在喷泉中形成高速水流，从而产生推进力。
因此，进水流道的设计至关重要，可以影响到喷射流的速度和冲击力，进而影响到整个推进器的性能。
为了计算进水流道的效率，可以使用数值模拟方法来模拟水流的流动。
数值模拟是通过计算机模拟各种流体现象的方法。
在数值模拟中，通过使用Navier-Stokes方程组来描述水流的运动。
同时，还需要考虑到不可压缩性、湍流、壁面摩擦等一系列影响因素，从而精确地预测水流的流动行为。
在进行数值计算之前，需要对进水流道进行三维建模。
建模可以使用计算机辅助设计软件，如SolidWorks和AutoCAD等。
然后，在建模后，可以使用流体力学软件，如ANSYS Fluent 和OpenFOAM等，来进行数值计算。
在进行数值计算时，需要设定一定的边界条件，如进水速度、进水角度、喷嘴尺寸等。
然后，使用计算机计算出水流在进水流道中的流动状态。
最后，通过比较计算出的推进力和实际测试的结果，可以评估进水流道的效率。
通过数值计算，可以得出不同进水参数下的推进器效率。
在实际设计中，可以根据数值计算的结果来优化进水流道的设计，以获得更好的推进性能。
同时，数值计算还可以提供设计师更好的推进器设计方法，从而实现更高效的推进。
总之，数值计算是一种非常重要的评估进水流道效率的方法。
通过使用数值模拟软件来分析水流的流动行为，可以帮助设计师更好地理解进水流道的性能，并为进一步性能的提升提供技术支持。
数据分析是一种以数学和统计学方法为基础的分析方法，通过对数据的筛选、处理、分析和解释，来揭示数据背后的趋势、模式和规律。
对于数据分析，选择合适的分析工具和合适的方法是非常重要的。
首先，在进行数据分析时，需要列出相关数据。
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。
船舶估算方法范文
船舶估算方法范文船舶估算方法是指在船舶设计阶段，通过一系列的计算和评估方法来估算船舶的各项性能指标和建造成本。
船舶估算方法的准确性和可靠性对于确保船舶设计符合设计要求并实现经济效益至关重要。
以下将详细介绍船舶估算方法的主要内容。
首先，船舶估算方法中的一项重要工作是船舶载重力学计算。
这涉及到根据船舶的几何形状和载重条件，计算船舶的排水量、载重水线、性能重心、稳定性能指标等。
这些计算可以通过一系列公式和理论模型来完成，例如阿克波尔修正公式、学船容积曲线等。
通过这些计算，可以确定船舶的载重能力和稳定性情况。
船舶动力估算是船舶估算方法中的另一个重要内容。
这包括通过计算船舶的流线型阻力、载荷阻力、波浪阻力等来估算船舶推进所需的功率。
这些计算需要考虑到船舶的船型、机电设备的效率、船舶的作业条件等因素。
同时，还需要根据船舶的航速和航程等要求，来确定船舶主机的功率和燃油消耗等指标。
为了估算船舶建造成本，船舶估算方法还需要进行船舶结构和设备的估算。
船舶结构估算包括计算船体的钢材用量、焊接工时、油漆用量等。
这需要根据船舶的几何形状和设计要求，使用相应的计算公式和经验数据进行估算。
船舶设备估算包括计算船舶各项设备的购置成本、安装费用、维护费用等。
这需要根据船舶的功能要求和工作条件，结合市场行情和供应商报价等因素进行估算。
此外，船舶估算方法还可以进行其他相关的估算，如船舶燃油消耗估算、船舶维护费用估算等。
这些估算可以帮助船舶设计人员和船舶经营者全面评估船舶的经济性和运营效益。
为了提高船舶估算的准确性和可靠性，船舶设计人员需要具备深入的船舶设计、力学和经济学知识，并且对国内外船舶设计和建造实践有较为广泛的了解。
同时，还需要充分利用计算机辅助设计和估算软件，提高计算效率和准确度。
总之，船舶估算方法是船舶设计过程中至关重要的一环。
通过船舶载重力学计算、船舶动力估算、船舶结构和设备估算等内容的计算和评估，可以全面评估船舶的性能指标和建造成本，确保船舶设计满足要求并具有经济效益。
船舶操纵性_第4章1
第四章 水动力导数的估算
代入面元法程序得， 代入面元法程序得，可得机器人主体部分平动时的附 加质量。 加质量。 2.附体部分的附加质量 附体部分的附加质量： 2.附体部分的附加质量： 1)前水平翼：（左右各一个 前水平翼：（左右各一个） 1)前水平翼：（左右各一个） 2)后水平翼：（左右各一个 后水平翼：（左右各一个） 2)后水平翼：（左右各一个） 3)后垂直翼：（上下各一个 后垂直翼：（上下各一个） 3)后垂直翼：（上下各一个） 4)推进器及其它一些附件 因尺度较小且形状复杂， 推进器及其它一些附件。 4)推进器及其它一些附件。因尺度较小且形状复杂，很难 精确地算出附加质量，这里略去它们对整体的影响。 精确地算出附加质量，这里略去它们对整体的影响。 综上所述， 综上所述，将它们叠加起来即可算出机器人在无 界水域中运动（仅平动） 界水域中运动（仅平动）的附加质量 。
0.3927 0.3662 0.7855 0.0252 -0.0045 0.0040
5
-0.2978 -0.1397 -0.29040 -0.0045 0.0274 -0.0032
6
-0.7805 0.4906 0.1009 0.0040 -0.0032 0.0349
第四章 水动力导数的估算
机器人在无界水域中的附加质量 1.主体部分的附加质量： 1.主体部分的附加质量： 主体部分的附加质量 小机器人采用Gambit 2.0 进行建模，并根据实际情况， 进行建模，并根据实际情况， 小机器人采用 做一些简化，省去了水平翼、垂直翼、 做一些简化，省去了水平翼、垂直翼、推力器等一些部 件，简化后的模型网格如下图所示。在其表面不等距地 简化后的模型网格如下图所示。 划分了1158个网格，中部曲率变化缓慢， 划分了1158个网格，中部曲率变化缓慢，网格分得较 1158个网格 疏，而在首尾部，曲率变化大的地方，分得较密。 而在首尾部，曲率变化大的地方，分得较密。
划船的功率计算
划船的功率计算
划船是一项常见的户外运动，通过划动桨来推动船只前进。
在划船过程中，划船者需要施加力量来克服水的阻力，这就需要一定的功率来推动船只前进。
划船的功率计算可以通过以下公式来实现：功率 = 力× 速度。
首先，划船者需要施加力量来推动桨划动水面。
这个力量可以由划船者的肌肉提供，也可以通过辅助设备如划船机等来提供。
划船者的力量可以通过测力计等设备进行测量。
其次，划船的速度也是功率计算中的一个重要参数。
划船的速度可以通过GPS等定位设备进行测量，或者通过计算船只在单位时间内行驶的距离来得到。
最后，将力和速度代入功率的计算公式中，就可以得到划船的功率。
划船的功率计算对于划船训练和比赛非常重要。
划船者可以通过计算功率来评估自己的划船效果和训练进展。
此外，计算功率还可以用来比较不同划船者之间的水平差距，或者评估不同训练方法对划船速度的影响。
划船的功率计算也有助于船只的设计和改进。
通过测量不同划船者在不同力量和速度下的功率，可以优化船只的设计，使其能够更高效地转化划船者的力量为船只的前进动力。
总之，划船的功率计算是一个重要的参数，可以用于评估划船者的水平、划船训练的效果以及船只设计的改进。
通过计算功率，可以更好地理解划船运动的物理原理，提高划船技术和效率。
船舶流体力学中的水动力分析与设计
船舶流体力学中的水动力分析与设计船舶流体力学是研究船舶在水中运动及其所受流体动力学力学效应的学科。
在船舶设计中，水动力分析与设计是非常重要的环节。
它涉及到了船体外形设计、船舶推进性能、船舶操纵性能等方面。
首先，在船舶流体力学中的水动力分析与设计中，船体外形设计是非常重要的一部分。
船体外形对于水动力性能有着直接的影响。
船体的几何参数、船体的流线型以及船体表面的光滑程度等都会对船舶的阻力产生影响。
因此，在船舶的水动力分析与设计过程中，需要通过数值模拟和实验手段对不同船体形状进行优化和改进，以降低阻力，提高船舶的速度和燃油经济性。
其次，在水动力分析与设计中，船舶的推进性能也是需要重点关注的。
船舶的推进性能直接关系到船舶的动力系统安装和船舶的速度性能。
通过水动力模拟分析，可以确定船舶在不同航速下的托力和推力的大小，进而确定船舶的主机和推进器的安装位置和数量。
优化船舶的推进性能可以提高船舶的运输效率和经济性。
此外，在船舶流体力学中的水动力分析与设计中，船舶的操纵性能也是需要考虑的因素之一。
船舶的操纵性能直接关系到船舶的航行安全和操纵的灵活性。
通过水动力模拟分析，可以确定船舶在不同操纵状态下的动态响应和航向稳定性，进而优化船舶的操纵性能。
优化船舶的操纵性能可以提高船舶的航行安全性和操纵的灵活性。
综上所述，在船舶流体力学中的水动力分析与设计中，船体外形设计、船舶推进性能和船舶操纵性能是需要重点关注和优化的方面。
通过数值模拟和实验手段，可以对船舶的水动力进行分析和优化，提高船舶的速度性能、燃油经济性、航行安全性和操纵灵活性。
水动力分析与设计的优化可以为船舶设计和船舶运营提供科学的依据，为航运行业的发展和技术进步做出贡献。
船舶动力相关公式
船舶动力相关公式船舶动力是指船舶在水中航行和操纵时所需的动力。
船舶动力涉及到船舶的推进力、抗阻力和操纵力等方面。
以下是一些船舶动力相关的公式。
1.推进力公式：推进力是指船舶在水中前进所受到的力。
推进力的大小取决于船舶的推进装置和船舶周围水流的影响。
常见的推进力公式如下：F=ρ*A*V^2*C其中，F表示推进力，ρ表示水的密度，A表示推进装置产生的有效推力面积，V表示船舶的速度，C表示推力系数。
2.抗阻力公式：抗阻力是指船舶在水中航行时所受到的水阻力。
抗阻力的大小取决于船舶的速度、船体形状、湍流阻力等因素。
常见的抗阻力公式如下：F=0.5*ρ*A*V^2*Cd其中，F表示抗阻力，ρ表示水的密度，A表示船舶的参考面积，V表示船舶的速度，Cd表示阻力系数。
3.功率公式：船舶的推进力需要通过动力系统提供。
推进功率是指为产生船舶推进力所需的功率。
常见的功率公式如下：P=F*V=0.5*ρ*A*V^3*C其中，P表示推进功率，F表示推进力，V表示船舶速度。
4.推力系数公式：推力系数是表示推进装置产生的实际推力与理论推力之间的比值。
推力系数的大小取决于推进装置的效率以及船舶的运行状态。
常见的推力系数公式如下：Ct=T/(ρ*A*V^2)其中，Ct表示推力系数，T表示推进装置产生的推力。
5.螺旋桨效率公式：螺旋桨是最常用的船舶推进装置之一、螺旋桨效率是指螺旋桨转动时所产生的推力与所消耗的功率之比。
常见的螺旋桨效率公式如下：η=F*V/(P*n)其中，η表示螺旋桨效率，F表示推进力，V表示船舶速度，P表示推进功率，n表示螺旋桨的转速。
除了以上提及的公式，还有许多其他与船舶动力相关的公式，如舵角与操纵力的关系公式、船舶运动的动力学方程等，这里只列举了一部分常见的公式。
船舶动力的计算涉及到许多复杂的因素，需要综合考虑船舶的运行条件、船体特性以及推进装置的性能等因素，以获得准确的结果。
操纵运动船舶的水动力计算研究
SHIP ENGINEERING 船舶工程V ol.31 No.2 2009 总第31卷，2009年第2期操纵运动船舶的水动力计算研究李冬荔，杨亮，聂武摘要：以船舶操纵水动力预报为研究背景，通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发，采用其动网格技术以及后处理系统，对大型船舶操纵水动力导数进行了数值计算.船体按照斜航、不同舵角、纯横荡和纯首摇等状态做运动，得出随船坐标系下作用于其上的水动力及力矩.通过进行基于最小二乘法的曲线拟合，最终求得船舶操纵水动力导数.计算结果与势流理论计算结果一致，表明了所提出的计算方法适用于复杂船舶运动的水动力导数计算.关键词：船舶操纵；水动力导数；FLUENT；动网格中图分类号：U661.33 文献标识码：A 文章编号：1000-6982 (2009) 02-0008-05Computational investigation of hydrodynamic forces aroundmaneuvering shipLI Dong-li, Y ANG Liang, NIE Wu(State Key Laboratory of Autonomous Underwater V ehicle, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract:In order to predict the ship maneuverability in viscous flows, hydrodynamic derivatives related to ship maneuvering were analyzed using a dynamic mesh method and post-processing system, which was based on the commercial software FLUENT. Ship maneuvering motions of the different heading angles, rudder angles, swaying and yawing are considered. Hydrodynamic forces and moments acting on a maneuvering ship are obtained in the body-fixed coordinate system. Thus hydrodynamic derivatives of the ship maneuvering motions are calculated by least square curve fitting. The computational results are conf irmed by the data of potential theory method, which show that this method can be used to calculate the hydrodynamic derivatives of ship complicated motions.Key words: ship maneuvering; hydrodynamic derivatives; FLUENT; dynamic mesh0 引言操纵运动船体水动力的数值计算方法可分为两大类，一是势流方法，二是粘性流方法.其中，势流方法对水动力预报精度能基本满足工程要求，成为日趋成熟且实用的方法.而三维船舶粘性流的数值研究是从20世纪60年代后期才开始的.在1996年第21届ITTC 会议上[1]，求解船舶粘性流的RANS方法被认为已经成熟.随着现代船舶科技水平的不断提高，对船舶水动力方面的研究也提出了更高要求.许多新技术，如网格生成技术、并行计算技术、多重网格加速等，被广泛应用于复杂的流场计算中，形成了国际上船舶操纵水动力预报的热门和前沿课题.本文通过FLEUNT的非定常动网格的方法，数值求解了船舶操纵水动力导数.此方法可应用于一系列和船舶操纵问题相关的粘性流动与水动力计算，得到了令人满意的结果.1 船舶操纵运动水动力导数的数值计算模型在普通的长条形流场区域内，船体不前进，水以一定速度流向船体，船体就可以作各种规定的运动以及频率很低的振荡.测量船体所受的水动力，可求得计算船舶操纵运动所需的各种加速度导数和速度导数.船舶操纵运动是低频运动，要求接近于零频率的水动收稿日期：2008-12-16；修回日期：2009-01-14基金项目：国家自然科学基金资助项目（50879014）力导数.船舶操纵水动力导数计算是根据船舶所做各种运动计算水动力，可以分为以下五种工况（各种运动情况如图1所示，各运动参数都在随船坐标系下获得，计算公式见参考文献[2]）.数值计算船体所受水动力需达到一个稳定周期，此时方可将水动力（随船坐标系下船体所受侧向力Y 与绕船中的力矩N ）与运动状态的函数关系进行非线性最小二乘法拟合，即可得到各个水动力导数.此处稳定的含义为：当船体周期运动到同一相位时，相邻两次受力大小相差甚微.图1 船体所做的各种运动2 FLUENT 的求解原理及应用应用FLUENT 软件研究船体操纵运动的非定常水动力性能是本文的主要工作，这项工作的核心方法是基于有限体积法对雷诺平均纳维－斯托克斯方程（RANS 方程）及其补充、修正方程的离散的分区网格法.将该方法直接应用到基于VOF 模型的PISO 算法是数值计算的最主要内容[3].2.1 三维非结构网格中动网格技术的实现数值模拟船舶操纵运动中，所采用的动网格技术为弹簧近似法[4].该方法是将非结构网格的整个区域看作一张具有弹性的网，每条边都看作是一根独立的具有倔强系数的弹簧，于是节点i ，j 间的弹簧张力为：()ij ij j i F K x x =-（1）式中，K ij 为连结节点的位置矢量.认为移动后网格点的位置满足各点在初始状态的受力情况，即：ij i jF S =∑ （2）式中，S i 为初始状态时点i 所受的合力，对所有与节点i 相连的节点进行求和.图2为船体表面网格以及对整个流场取剖面后的网格结构示意图，船体表面由型线图画出，其表面网格按外形布置疏密可有效保证运动物体边界附近区域的网格质量.此外，为了有效减少三维动网格计算量，将整个流场沿船体中纵剖面（ZX 平面）与标准吃水处的自由表面（YX 平面）划分为四个子区域，并且对接近船体的中纵剖面处和自由表面处进行了单独的网格划分与加密，从而有效控制整个区间网格的疏密程度，并能达到计算要求.图2 网格结构示意图2.2 边界条件的设定计算区域内自由液面以下的入口、出口处采用给定速度分布；自由液面以上均为标准大气压，计算区域的侧面以及底面均为不可穿透的固壁面，船体的运动规律由UDF 程序给出.该处所采用的计算模式与控制参数主要是针对基于PISO 算法的流场数值计算方法.考虑到非定常运动，采用一阶隐式格式方法离散时间项，此外，考虑到自由液面的VOF 处理方法，压力项的离散格式采用将体积力加权的处理方法，体积分数的离散格式采用几何重构的处理方法，湍流模式采用RNG k - ε 模式，并对壁面处使用标准壁面函数.在RNG k - ε 模型中，通过在大尺度运动和修正后的粘度项体现小尺度的影响，使这些小尺度运动有系统地从控制方程中去除.3 数值计算结果及分析3.1 数值方法验证为验证文中计算方法的有效性，应用前面介绍的求解RANS 方程的数值方法对6:1长椭球体在垂直平面内做定常斜航运动时的流场和水动力进行计算，计算网格结构图如图3所示.并将计算结果与Wetzel ，和图3 6:1长椭球体网格结构图不同舵角 斜航运动纯横荡运动 纯艏摇运动组合运动舵角δ=0 δ δ β漂角 β βx 0 y 0yyy x 0x 0 x 0y 0 y 0y 0 y yy yy y yyyy yy yx xy x x xxxx xy xx x ββ β漂角固定 xyz x yzSimpson [6]的试验数据及Rhee 和Hino [7,8]的计算结果进行比较，图4为长椭球体升力系数C l 与力矩系数C m 计算结果.结果表明，本文的数值计算方法能够反映以湍流分离流为主的复杂粘性流动的主要物理特征.图4 长椭球体升力系数与力矩系数计算结果比较3.2 水动力导数的计算结果数值模拟采用实船大小，设计水线间长286 m ，型宽36.7 m ，型深27.2 m ，设计吃水9.4 m ，航速18 kn .1）变舵角运动计算控制导数，每个舵角下采用的时间步长均为0.01 s ，数值计算6 480时间步后船体所受侧向力与力矩结果稳定.图5为不同舵角下（弧度）船体所受无量纲侧向力Y '与力矩N '曲线，得到无量纲化的控制导数.拟合采用如下mat lab 命令流：[ ]; [ ]; (, , 2); ( (1)*. ^3 (2)*^2 (3)* (4), ,);(, [0, 0], , )1 (1)*^3 (2)*^2 (3)* (4); (, , , 1)t y p polyfit t y fun inline x t x t x t x x t x lsqcurvefit fun t y y x t x t x t x plot t y t y ''===⎫⎪'=++⎪⎪'''''+=⎬=+++⎪⎪⎪⎪⎪⎭（3）图5 不同舵角下侧向力与力矩曲线2）斜航运动计算位置导数的方法同上，图6为不同漂角下船体所受无量纲侧向力Y '与力矩N '曲线（不同的漂角得到不同的侧向速度），线性导数结果有表一给出，非线性导数vvvY '=-0.30948，vvv N '=0.00131.图6 不同侧向速度下侧向力与力矩曲线3）纯横荡运动时，振幅a =3.3 m ，横荡频率取0.02、0.04、0.05、0.08、0.1，来流速度V =9.26 m/s （18 kn ），将一个数值周期取1 600个时间步进行计算，计算4个周期，发现在第3个周期船体所受平均阻力、侧向力与力矩结果均收敛.图7为f =0.04 Hz 计算收敛后一个周期内的无量纲化的受力曲线.图7 纯横荡运动时船体受侧向力与力矩曲线纯横荡运动时船体在随体坐标系下的水动力表达式的无量纲化形式为：222321..111222V V Y Y Y v v V VV L L V LLρρρ'=+（4）将运动表达式sin y a t ω=、cos v ya t ωω== 、2sin v y a t ωω==- 代入式（4），可得 22()sin ()cos sin cos V V a L a Y Y t Y tVVA tB tωωωωωω'''=-+=+ （5）其中，22()V a L A Y Vω'=-，()V a B Y Vω'=，对各横荡频率下的受力曲线进行非线性拟合得到各系数项A 、B .由于步骤2）斜航试验给出的位置导数较准确，所以只用该方法确定线加速度导数Y v ，即对公式22()V a LA Y Vω'=-进行第二次拟合，直线斜率即为V Y ' ,同理求得V N ' 值，图8给出v Y ' 拟合结果. 0.0120.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 -0.002 -0.004 -0.006 -0.008 -0.0100 102030攻角α/(°)0.060.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04 -0.05力矩系数C m 升力系数C lRhe e 等力矩系数计算值, C m Wetzel 等力矩系数计算值, C m 本文力矩系数计算值, C m Rhe e 等升力系数计算值, C l Wetzel 等升力系数计算值, C l 本文升力系数计算值, C l0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010 -0.015-0.6-0.4 0.0 0.4舵角δ/(°)侧向力Y ′力矩N ′ 船体侧向力数值解, Y ′ 船体力矩数值解, N ′y=-0.0000095+0.0023x+0.0000047x 2-0.0019x 3, Y ′ 0.0150.0100.005 0.000 -0.005 -0.010-0.015-0.20.20.6y=0.0000036-0.00105x+ 0.00002x 2+0.0075x 3, N ′0.03 0.02 0.01 0.00 -0.01 -0.02-0.5 -0.4 0.0 0.4 侧向速度V ′侧向力Y ′力矩N ′船体侧向力数值解, Y ′船体力矩数值解, N ′y=-0.00009-0.03752x+0.00007x 2- 0.05158x 3, Y ′ -0.2 0.2 0.5y=0.000002-0.0052x+0.00025x 2+ 0.00022x 3, N ′0.003 0.0020.001 0.000 -0.001 -0.002-0.3 -0.1 0.1 0.3 0.0100.005 0.000-0.005 0时间t /s侧向力Y ′力矩N ′船体侧向力数值解, Y ′船体力矩数值解, N ′y=0.03192si n ωt-0.002475c os ωt , Y ′ 20y=0.00186si n ωt-0.000525c os ωt , N ′100.0100.0050.000-0.005Y′N ′图8 纯横荡运动水动力导数v Y ' 拟合结果4）纯首摇运动时，数值求解过程同步骤3）.图9为频率为0.04 Hz 时计算稳定后一个周期内受力曲线，图10为加速度导数拟合结果，数值表一给出，非线性导数rrrY '=-4.52E -4，rrr N '=-9.06E -5.图9 纯首摇运动时船体受力曲线图10 纯首摇水动力导数r Y ' 、r N ' 拟合结果为验证本文计算结果的准确性，另对上述中的线性水动力导数采用势流理论研究，其中，计算惯性力采用无升力势流理论及两因次切片法，计算粘性力采用细长体理论、短翼理论和分离绕流理论，并且将裸船体和附体所受到的水动力分开来计算，再进行叠加，具体计算方法参见文献[9]，计算结果如表1所示，二者具有明显的一致性.5）漂角加首摇组合试验确定交叉耦合导数，由于常数和2220sin r r t ω=在一个周期内区间变号积分之值为零.以0sin r r t ω=，20a r Vω=-代入水动力表达式无量纲化，并在一个周期内进行变号积分得：20236322620236322611(,)()(,)()44111(sin )()()29611(,)()(,)()44111(sin )()()296r vvr rrr r vvr rrr Y v r d t Y v r d t a L a L Y Y Y V VN v r d t N v r d t a L a L NN N V V ππππππωωωωβωωωωβ⎫''-⎪⎪⎪'''=+--⨯-⎪⎪⎬⎪''-⎪⎪⎪'''=+--⨯-⎪⎭⎰⎰⎰⎰（6）取频率为0.02 Hz ，分别计算了漂角为0.2°、0.4°、0.6°、0.8°、1.2°、1.4°、1.6°、1.8°几种情况的组合运动下的水动力，采用离散化函数积分形式计算等式左边的积分值，即一个周期1 600步，步长0.03125 s ，得到的一个周期内每个步长对应的水动力值计算区间变号积分，带入已求得的r Y ',rrrY '，可以得到vvr Y '的值.同理求出力矩的交叉耦合导数vvrN '.扣除斜航运动求得的Y v 、Y vvv ，即可求得Y vrr .4 结论基于CFD 软件FLUENT 二次开发，采用RNG k -ε模型，数值计算了实船尺度下船体作操纵运动的水动力导数，计算结果表明：1）非结构网格的变形移动，该方法可以保证在物面附近的网格质量，同时适用船体斜航、不同舵角、纯横移和纯摇首等状态大幅度运动.0.0150.0050.000-5-aL ω2/V 2侧向力系数项A (Y ′)数值解-2y=0.00221-0.0026x-3 0.010-4-10.003 0.002 0.000 -0.00230时间t /s侧向力Y ′力矩N ′船体侧向力数值解, Y ′船体力矩数值解, N ′y=0.0018si n ωt+0.00144c os ωt-0.000064sin 3ωt , Y ′ 50y=0.00068si n ωt+0.0014c os ωt-0.0006si n 3ωt, N ′400.006 0.0020.000 -0.004Y′N ′0.001 -0.001 -0.002 0.004 0.015 0.005 -30 -a ω3L 2/V 3侧向力系数项B (Y ′)力矩系数B 项(N ′)侧向力系数, B(Y ′) 力矩系数, B(N ′) y=0.00032x, B(Y ′) -50y=-0.000244x, B(N ′)-400.010 0.0000.0150.005 0.010 0.000-20-102）在考虑了自由液面的影响后，仍能得到稳定的实船船体水动力性能变化曲线，进一步加大了计算结果的真实度与可靠性.3）本文的计算方法可用于船舶操纵水动力导数计算，包括惯性水动力和粘性水动力系数.参考文献：[1] ITTC, Report of the Resistance and Flow Committee[C]//Proc.21s t ITTC, Trondheim, Norway, 1996.[2] 范尚雍.船舶操纵性[M].北京：国防工业出版社，1988.[3] 王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.[4] 郭正，刘君，瞿章华.动网格技术在二维非结构网格中的实现[C]//第十届全国计算流体力学会议论文集，哈尔滨：1996.[5] 许维德.湍流边界层理论[M].哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1985.[6] Wetzel, T.G, and Simpson, R. L. Unsteady Three-Dimensional Cross-flow Separation Mea-surements on a Prolate S pheroid Undergoing Time-Dependent Maneuvers [J]. AIAA, 1997: 97-0618.[7] S.H. Rhee and T. Hino. Computational Investigation of 3DTurbulent Flow Separation around a S pheroid using an Unstructured Grid Method [J]. Journal of Society of Naval Architects of Japan, 2000, 188: 1-9.[8] S.H. Rhee and T. Hino. Numerical Investigation ofUnsteady Turbulent Flow Around Maneuver-ing Prolate Spheroid [J]. A IAA Journal, 2002, 40(10): 2017-2026. [9] 苏兴翘.船舶操纵性[M].北京：国防工业出版社，1981.。
船舶水动力学与流体力学研究
船舶水动力学与流体力学研究船舶水动力学与流体力学是船舶工程领域中至关重要的分支，它们研究的是船舶在水中运动时所受到的水动力和流体力学效应。
本文将详细探讨船舶水动力学与流体力学的研究内容、方法及其在船舶设计、制造和航行中的应用。
船舶水动力学船舶水动力学主要研究船舶在水中运动时所受到的水动力及其对船舶性能的影响。
水动力是指水对船舶的推力、阻力、升力和扭矩等作用力。
船舶水动力学的研究对象包括船体形状、船体结构、船舶速度、水流条件等。
船舶水动力学研究的重要内容之一是船体形状的设计。
船体形状对船舶的性能有着重要影响，合理的设计可以减小阻力、提高船舶的速度和燃油效率。
船体形状的设计通常采用数值方法和实验方法相结合的方式进行。
数值方法包括基于流体力学方程的计算流体动力学（CFD）方法和基于经验公式的工程方法。
实验方法主要包括模型试验和全船试验。
另一个重要的研究内容是船舶的阻力。
阻力是船舶在水中运动时受到的主要阻碍力，包括摩擦阻力和兴波阻力。
摩擦阻力与船体表面的粗糙度和水流的速度有关，而兴波阻力与船体的尺寸和形状以及航行的速度有关。
通过研究船舶的阻力，可以优化船体的设计，提高船舶的性能。
船舶水动力学的研究还涉及到船舶的浮力。
浮力是船舶在水中的稳定性的关键因素，它取决于船舶的体积、形状和水的密度。
船舶的浮力需要满足船舶装载货物和乘客的要求，同时也要考虑到船舶在航行过程中的安全性和稳定性。
流体力学流体力学是研究流体（包括液体和气体）运动规律的学科，它在船舶水动力学研究中起到了基础性的作用。
流体力学的研究方法包括理论分析、数值模拟和实验研究。
流体力学在船舶水动力学研究中的应用主要体现在对船舶运动控制和流体动力学的模拟。
船舶的运动控制涉及到船舶的操纵性、稳定性和控制系统的设计。
流体动力学的模拟则包括对船体周围的流场、水流的速度分布、压力分布等的计算和分析。
流体力学的研究对于船舶的航行性能和安全性至关重要。
例如，船舶在航行过程中可能会遇到恶劣的天气和海况，此时船舶的稳定性和操纵性会受到极大的考验。
船舶浅水水动力导数的数值计算
第34卷第3期 2011年9月中 国 航 海N AV IG AT ION O F CH IN AVol.34No.3 S ep.2011收稿日期:2011-05-16作者简介:石爱国(1956-),男,吉林德惠人,教授,从事舰船操纵性研究。
E -mail:AGShi56@.文章编号:1000-4653(2011)03-0069-05船舶浅水水动力导数的数值计算石爱国, 闻 虎, 李 理, 刘 可, 刘 博(海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘 要:船舶浅水水动力导数对研究浅水中船舶操纵性有重要的意义。
以/M ariner 0船模为研究对象,采用Realiz -ablek-E 湍流模型来封闭RA N S 方程,运用SIM PL E 算法,对两种水深的浅水定漂角、定舵角、纯艏摇试验进行了数值模拟。
实现了浅水水动力导数的求取,并将计算结果与模型试验结果进行对比,验证了方法的有效性。
关键词:船舶,舰船工程;操纵性;计算流体力学;浅水水动力导数;数值模拟;模型试验中图分类号:U 661.1 文献标志码:AComputation of Hydrodynamic Derivatives for Ships in Shallow WaterShi A ig uo , Wen H u , L i L i, L iu K e, L iu Bo (Dalian N av al Academ y,Dalian 116018,China)Abstract:H ydro dy namic deriv atives of ships in shallow w ater ar e essential for study ing ship maneuv erability in sha-l lo w w ater.T aking t he ship model "M a riner"as the study ing object,this pa per carr ies o ut a series of numerical sim -ulatio n under stat ic dr ift,st atic rudder and pure y aw in tw o differ ent w ater depths by so lving the Reynolds -aver age N -S equations w ith Realizable turbulence model using SIM PL E algo rithm.T he numerical results are compared w ith ex per iment al results and calculated results published in literature to pro ve t he effect iveness of the numer ical method.Key words:ship,nav al engineer ing ;maneuv erability ;CFD;hy dr odynamic der ivatives f or shallow water ;numer ical simulation;mo del ex periment操纵性是船舶的重要航海性能,与航行的安全性和营运的经济性密切相关。
限制水域中三维船舶操纵运动水动力计算
限制水域中三维船舶操纵运动水动力计算
在水路运输领域，船舶的操纵运动是起着非常重要的作用，而船舶在河流、湖泊、海洋等不同水域，三维船舶操纵运动水动力计算是十分必要的。
这个过程需要融入水动力计算的复杂性，以此来提升整个操纵运动的效率。
首先，三维船舶操纵运动水动力计算首先要考虑船型在不同水域流动特性，比如斜面、圆弧和水平面。
这些类型都是需要考虑升力和阻力两个方面来评估整体船舶的计算能力。
其次，要评估船舶在某一水域的局部水动力，需要根据水面速度和水体参数进行计算。
最后，在复杂水域中，需要进行三维船舶操纵运动水动力计算，也就是对水体参数、表面速度进行建模，计算出不同的水动力，运用经验参数来提升最后结果的准确性。
而且，在水体的影响下，船舶的操纵运动水动力计算更加复杂，比如水域波浪的影响，如浪浅断续现象等，需要仔细进行计算。
总之，三维船舶操纵运动水动力计算是不可或缺的，它可以帮助我们确定船舶操纵运动的部分水动力，以实现最佳的运动效果。
只要对水体参数和表面速度进行准确地建模，就可以预测船舶在某个特定水域的预期效果。
船舶有航速辐射水动力计算研究
上海交通大学硕士学位论文船舶有航速辐射水动力计算研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：***20070101船舶有航速辐射水动力计算研究摘要∗近二十年来，随着计算机科学技术的飞速发展，计算机在流体力学及其相关学科得到日益普及的应用，各种数值方法得到成功的开发，使计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法不断发展成熟，功能日趋强大。
CFD 在船舶水动力学学科的应用，产生了船舶CFD，即数值船池（Numerical Towing Tank）这一重要分支。
数值船池技术即应用CFD方法进行船舶流动数值模拟，实现对船舶水动力性能的预报，起到船池中船模试验相同的目的。
数值船池技术属于船舶工程学科关键共性技术和高新技术，它为船舶水动力学研究开辟了一条新途径。
相对于理论和试验方法，采用数值船池方法计算船舶水动力具有其独特的优点和发展潜力。
目前，数值船池开发与应用研究已经成为船舶与海洋工程学科的前沿热点课题。
本文正是在这种背景下，依托导师承担的国家自然科学基金项目和上海市自然科学基金项目，瞄准自主开发数值船池这一总目标，在基于势流理论和非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline, NURBS)开发计算船舶水动力的三维高阶面元法方面开展了研究和探讨，并应用所开发的数值方法对船舶定常兴波问题和船舶有航速辐射问题进行了计算研究。
面元法是求解势流问题的一种最常用、最有效的数值方法，其中高阶面元法具有所物面几何以及物面上分布的奇点强度具有一定阶的连续性等优点。
本文采用Rankine源作为Green函数，开发了一种求解船舶水动力学中的势流问题的三维高阶面元法。
首先，基于势流理论建立了求解无限深水域船舶定常兴波速度势和有航速辐射速度势的定解问题，其中流场中任一点的速度势用船体表面和自由面上分布的Rankine源（汇）来表达。
管汇下放过程中的水动力系数计算
戚星罗晓兰张德华徐丽美王丽男赵毅
(中国石油大学(北京) )
摘要:管汇是水下生产系统中的重要组成部分，精确确定管汇的水动力系数，对于保证管汇 安全安装有着重要意义。通过数值模拟的方法，利用前处理软件 ICEM ，建立管汇模型;利用流体 软件 FLUENT 中的 UDF 技术及动网格模型，模拟管汇的匀速运动及加速运动，得到管汇在运动中 受到的阻力;无因次化后，得到管汇的水动力系数。使用同样的方法计算了长方体模型的水动力 系数，并与规范 DNV-RP-H103 中的值进行对比，结果误差在 3% 以内。采用的研究方法具有一定 的精度和可靠性，可以为管汇的下放安装提供指导。
管汇受到的附加质量力为定值且当管汇运动速度较小时附加质量力远大于流体阻力而随着管汇速度增大管汇受到的流体阻力逐渐增大并超过管汇所受到的附加质量力
2018 年第 46 卷第 8 期 4 海洋石油装备'
石油机械
CHINA PETROLEUM MACHINERY
管汇下放过程中的水动力系数计算*
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ficient of the manifold was obtained. 四e hy曲。d严1缸nic coefficient of the cuboid model w副 calculated using the sa皿e method and compared with the values in 由e Specification DNV-RP-HI03. 咀le resulting error of less than 3% proved 由at the proposed me也.od has certain accuracy and reliability , and can provide guidance for the manifold deploying.
船舶漂移运动轨迹模型及其实船试验验证
船舶漂移运动轨迹模型及其实船试验验证刘同木;刘在科;余建星;刘愉强;周保成;林冠英;曹永港【摘要】基于MMG思想建立了考虑风、波浪和海流作用下船舶漂移运动数学模型,给出了数值求解方法.以某无动力拖网渔船为例,计算预报了其海上漂移运动轨迹,并与实船试验结果进行了对比.结果表明模型预报轨迹与渔船海上试验实际漂移运动轨迹吻合良好,说明文中建立的船舶漂移运动模型可靠有效.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2018(022)011【总页数】8页(P1315-1322)【关键词】MMG方法;船舶漂移运动;轨迹预报;实船试验;海上搜救【作者】刘同木;刘在科;余建星;刘愉强;周保成;林冠英;曹永港【作者单位】国家海洋局南海调查技术中心, 广州 510310;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072;国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室, 广州 510310;中海石油(中国)有限公司研究总院, 北京 100028;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072;国家海洋局南海调查技术中心, 广州 510310;国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室, 广州 510310;国家海洋局南海调查技术中心, 广州 510310;国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室, 广州 510310;国家海洋局南海调查技术中心, 广州 510310;国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室, 广州 510310;国家海洋局南海调查技术中心, 广州 510310;国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室, 广州 510310【正文语种】中文【中图分类】U661.730 引言随着陆地资源的进一步短缺，各国对海洋开发的投入越来越大，海上贸易、海洋旅游、海上渔业及海洋工程项目日益增多。
与此同时，海上极端天气越来越频繁，海上险情逐年增加，导致海难事故频发。
严峻的海上安全形势要求我们加快提高海上搜救能力，为我国海运业和渔业的快速发展、海上人员及财产安全提供强有力的保障。
划船的功率计算
划船的功率计算
划船运动是一项流行的户外活动，需要划手用桨扒动船体在水中前进。
在划船过程中，划手需要耗费一定的能量来驱动船只。
而划船的功率计算则是用来衡量划手在单位时间内所输出的能量。
划船的功率计算可以通过以下公式进行：
功率 = 力×速度
划船过程中，划手用力划动桨，在水中产生一个向后的推力，从而推动船只前进。
这个推力的大小取决于划手的力量大小。
而船只的速度则取决于划船的频率和力量的大小。
因此，要计算划船的功率，首先需要测量划手划桨时所施加的力量。
常用的方法是使用力传感器或者测力计来测量桨的拉力，然后通过将拉力乘以移动桨的速度来计算功率。
另外，划船的速度也是功率计算的一个重要因素。
速度越快，所需的功率也就越大。
划船速度的测量通常使用GPS设备或者测距仪来获取。
划船的功率计算对于划手来说是很有帮助的。
通过了解自己每次划船的功率输出，划手可以更好地控制自己的划船强度和技巧，从而提高划船的效果和训练效果。
除了划船运动中的功率计算，还有一些其他方面的应用。
例如，对于划船器械的设计和优化，可以通过功率计算来评估桨叶的设计和材料选择，以及划手的力量传递效率等。
此外，在划船比赛中，可以通过功率计算来评估选手的表现和比赛结果。
总之，划船的功率计算对于划手和划船运动的研究都具有重要意义。
它不仅可以帮助划手提高划船效果，还可以用于划船器械的设计和优化，以及比赛结果的评估。
划船运动作为一项全身性的锻炼方式，具有很高的健身效果，通过功率计算可以更好地了解和掌握划船运动的原理和技巧，从而更好地享受这项运动。
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第8章 作用于船体的水动力的估算
3、估算附加质量的图谱方法 元良诚三根据系列船模试验的结果，给出了估算船 体附加质量的图谱，对于一般民船来说，估算精度较好。
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第8章 水动力导数的估算
为了便于计算机计算，以将上述图谱回归成如下多项式：
22
1 L /L [33 76.85CB (1 0.784CB ) 3.43 (1 0.63CB )] m 100 B
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第8章 作用于船体的水动力的估算
二、理论计算方法 目前，理论计算方法主要用于利用理想流体理论计算物
体的附加质量等水动力导数，对于与粘性有关的水动力导数
11 22 33
维椭圆柱体
对于如图的二维椭圆柱体，有：
11 b
2 2
22 a
b
a x
1 2 2 2 66 (a b ) 8
y
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第8章 作用于船体的水动力的估算
（3）二维平板 对于如左下图的二维平板，有：
11
1 d L d [0.398 11.97CB (1 3.73 ) 2.89CB (1 11.3 ) m 100 B B B L 2 d Ld 0.175CB ( ) (1 0.541 ) 1.107 ] B B BB
22
d L 0.882 0.54CB (1 1.6 ) 0.156(1 0.673CB ) m B B d L d Ld d 0.826 (1 0.678 ) 0.638 (1 0.669 ) BB B BB B
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第8章 作用于船体的水动力的估算
（3）克拉克公式：
d 2 B Yv ( ) (1 0.4C B ) L d d 2 B B Yr ( ) (0.5 2.2 0.08 ) L L d d 2 d N v ( ) (0.5 2.4 ) L L d 2 B B N r ( ) (0.25 0.039 0.56 ) L d L
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第8章 作用于船体的水动力的估算
（2）诺宾公式：
CB B d 2 Yv ( ) (1.69 0.08 ) L d CB B d 2 Yr ( ) (0.645 0.38 ) L d CB B d 2 ( ) (0.64 0.04 Nv ) L d CB B d 2 N r ( ) (0.47 0.18 ) L d
0.3708
-0.1394 0.4877
0.7783
-0.2866 0.0989
0.0252
-0.0045 0.0040
-0.0045
0.0274 -0.0032
0.0040
-0.0032 0.0349
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第8章 作用于船体的水动力的估算
机器人在无界水域中的附加质量 1.主体部分的附加质量： 小机器人采用Gambit 2.0 建模，并根据实际情 况，做一些简化，省去了水平翼、垂直翼、推力 器等一些部件，简化后的模型网格如下图所示。 在其表面不等距地划分了1158个网格，中部曲率 变化缓慢，网格分得较疏，而在首尾部，曲率变 化大的地方，分得较密。
船舶操纵与摇摆
Ship Maneuvering and Oscillations
第8讲 作用于船体的水动力的估算
《船舶操纵与摇摆》讲义
华中科技大学船舶与海洋工程学院2013－2014学年第2学期
第8讲 作用于船体的水动力估算
提纲
水动力导数的估算方法有两种：
1 近似估算
2
理论计算
船舶操纵与摇摆.3.
1
1
2125.0
2
1.3318
3
-2.5364
4
0.3927
5
-0.2978
6
-0.7805
2
3
1.3047
-2.5049
2127.1
-2.3584
-2.3677
2119.0
0.3662
0.7855
-0.1397
-0.29040
0.4906
0.1009
4
5 6
0.0381
-0.3017 -0.7745
还没有较好的理论计算方法。
1、简单几何形体的附加质量
（1）椭球 兰伯用势流理论导出了长轴为2a，短轴为2b和2c的椭球 的附加质量和附加转动惯量：
11, 22 , 66
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第8章 作用于船体的水动力的估算
兰伯将船体看成是三轴为 L,B,2d 的椭球，并结果整 理成曲线，其中：
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第8章 作用于船体的水动力的估算
代入面元法程序得，可得机器人主体部分平动时的附加质量。
2.附体部分的附加质量：
1)前水平翼：（左右各一个）
2)后水平翼：（左右各一个） 3)后垂直翼：（上下各一个） 4)推进器及其它一些附件。因尺度较小且形状复杂，很难 精确地算出附加质量，这里略去它们对整体的影响。 综上所述，将它们叠加起来即可算出机器人在无 界水域中运动（仅平动）的附加质量 。
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第8章 作用于船体的水动力的估算
2、估算非线性水动力导数的经验公式 基于流体力学的横流理论或牛顿阻力理论，横向力和力矩
与横向速度的平方成正比，即：
YNL
N NL
其中：
L
L
2 L
2
(v xr ) v xr T ( x) CD ( x)dx
2
在球面上有
a 1 1 cos , cos 2 n
代入公式，得到球体的附加质量： 3 2 3 a a 2 a 2 2 cos ds cos 11 dd
2
S
2
0 0
3
显然球体的附加质量是球排水量的一半，其无因次值
为0.5,并且：
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第8章 作用于船体的水动力的估算
一、近似估算方法
1、估算线性水动力导数的经验公式
许多学者在大量实验的基础上，提出了若干估算 线性导数的经验公式。
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第8章 作用于船体的水动力的估算
（1）斯米特公式：
d 2 Yv 5.0( ) L d 2 Yr 1.02( ) L d 2 1.94( ) Nv L d 2 0.65( ) Nr L
11 0 22 a
2
a x
1 4 66 a 8
y
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第8章 作用于船体的水动力的估算
椭圆、平板的附加质量公式可用来近似估 算舵、托架和舭龙骨等附体的附加质量。但于 船体的附加及两相比较，附体的附加质量较小， 在操纵性计算中一般常略去
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ij
2 L
2
(v xr ) v xr x T ( x) CD ( x) dx
2
T ( x) 为吃水， CD ( x) 为各切片上的横向阻力系数。
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第8章 作用于船体的水动力的估算
索波列夫公式：
CD
1.3
船中
B 0.25 d
斯米特公式：
B C D 1.89 0.41 d
k11 11 / m k 22 22 / m k66 66 / I 0 I 0 0.05VL
2
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第8章 作用于船体的水动力的估算
例：球体附加质量的计算：
a 3 cos 球体的速度势为： j 2r 2