浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究
船舶水动力性能的实验与数值模拟优化
船舶水动力性能的实验与数值模拟优化船舶的水动力性能对于船舶的航行性能和能源效率有着直接的影响。
为了改善船舶的性能，实验与数值模拟的方法被广泛应用于船舶设计与优化过程中。
本文将从实验与数值模拟两个方面探讨船舶水动力性能的实验与数值模拟优化方法。
一、船舶水动力性能的实验方法实验是研究船舶水动力性能的一种重要手段。
通过实验，可以获取真实的船舶性能数据，并与理论计算进行对比和验证。
以下是一些常用的船舶水动力性能实验方法：1. 模型试验模型试验是通过制作船舶的缩比模型，利用水槽或风洞等实验设备进行试验研究。
该方法可以较真实地模拟船舶在实际航行中的水动力性能，并提供大量的试验数据。
模型试验通常包括阻力试验、浪阻试验、操纵性试验等。
2. 全尺寸试验全尺寸试验是在实际船舶上进行的试验研究。
通过在实船上设置传感器和数据采集装置，可以获取船舶在实际工况下的性能参数。
全尺寸试验可以提供更真实的性能数据，但成本较高且受到环境条件的限制。
3. 水池试验水池试验是对船舶水动力性能进行研究的一种方法。
通过在水池中进行船模的运动试验，可以获取船舶在不同工况下的性能参数。
水池试验不受气候和水流等因素的限制，可以重复进行试验，但模型与实船之间的尺度效应需要考虑。
二、船舶水动力性能的数值模拟优化方法数值模拟优化方法通过数值计算模拟船舶在不同工况下的水动力性能，从而对船舶的设计和优化进行指导。
以下是一些常用的船舶水动力性能数值模拟优化方法：1. 流体力学模拟流体力学模拟是通过数值计算方法模拟船舶在水中的运动行为和水流的变化情况。
通过建立数学模型和物理模型，可以计算船舶的阻力、扭矩、速度等性能参数。
流体力学模拟可以提供详细的流场信息和水动力参数，为船舶的设计和优化提供依据。
2. 多孔介质模拟多孔介质模拟是通过建立多孔介质的数学模型，模拟船舶在泥沙床或海底地形上行驶的情况。
通过模拟船舶与底部泥沙的相互作用，可以评估船舶在特定水域的航行性能。
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。
大型船舶在狭水道浅水域航行的水动力特性
大型船舶在狭水道浅水域航行的水动力特性吴晞;李宇辰;韩晓光【摘要】为研究大型船舶在狭水道浅水域航行时的水动力特性,应用三维频域势流理论对某大型船舶在不同航速、不同水深吃水比下的附加质量力(力矩)进行计算.在此基础上,通过时域分析方法进一步计算船舶航行时船体在特定的风、浪、流的综合作用下富余水深随时间的变化曲线.最后,全面总结航速、水深对附加质量力(力矩)影响的变化规律,为大型船舶在狭水道浅水域中航行的水动力特性研究、最佳航速的选择以及航行安全等提供参考.【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2014(037)003【总页数】4页(P100-103)【关键词】水路运输;大型船舶;狭水道;浅水;水动力【作者】吴晞;李宇辰;韩晓光【作者单位】海军陆战学院,广州510430;海军陆战学院,广州510430;海军陆战学院,广州510430【正文语种】中文【中图分类】U611.32;U675.5+2船舶日益大型化是现在世界船舶发展的主流趋势，然而，随着船舶吨位的不断增加，航道相对变窄、水域相对变浅已成为一种普遍现象。
[1]在深水、开阔水域航行性能良好的船舶在进入狭水道浅水域航行时，因其周围流场发生变化,将导致船舶整体性能下降。
因此，研究船舶在狭水道浅水域的水动力性能是很有必要的。
目前，研究船舶水动力性能的方法一般有3种：理论计算、水池试验以及实船试验。
由于目前国内具备浅水试验能力的水池较少[2]，进行对试验环境要求如此苛刻的实船试验的危险度也较大，因此仅应用理论的计算方法对问题进行研究。
理论计算方法的研究经历了大半个世纪，现已取得重大突破。
从二维理论发展到三维理论，从频域分析发展到时域分析，从线性假设发展到非线性处理,计算的范围不断扩大,理论日趋成熟，尤其是随着高速化大容量计算机的出现,三维流体动力的数值计算得到了迅速的发展。
[3]目前，在用三维水动力理论求解辐射-绕射问题时一般采用格林函数法[4]，该方法计算简便，且能真实反映船舶周围的流场情况，具有良好的计算精度，应用最为广泛。
静水中并行两船的水动力干扰效应数值研究
GAO Zhiyong， BI Yi， YAO Chaobang
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （50879090， 5150256） ； 水动力重点基金资助项目 （9140A143071251311044） ； 航空科 作者简介： 高智勇， 男， 1992 年生， 硕士生。研究方向： 船舶流体动力性能。 学基金资助项目 （20152316005）
Department of Naval Architecture Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan 430033， China Abstract： ［Objectives］ This paper researches the influence of hydrodynamic interaction between two parallel vehicles advancing in close proximity on maneuvering.［Methods］Based on an unsteady RANS approach，the hydrodynamic interaction between two parallel ship models advancing in calm water in close proximity is analyzed via numerical 3D simulations. The effects of transverse and longitudinal distances on hydrodynamic forces acting on the hull under distinct forward velocities are investigated. Meanwhile，the changes and contributions of various disturbance components in the hydrodynamic interactions of two parallel ships are discussed.［Results］ The results indicate that the lateral force reaches its peak when the longitudinal distance between the ships' centers is zero，with each ship drawing the other close. The effect of lateral interaction sees a downward trend with the lateral distance increases，with the maximum decrease of lateral force reaching 50% in the studied range. The longitudinal distance has a great effect on yaw moment，resulting in changes in value and direction. It is easier for two ships to collide when they are near or have just pulled away. The influence of wave-making on the hydrodynamic interaction between two hulls can be ignored at low speeds，while at high speeds it should be taken into account.［Conclusions］ The numerical results of this paper provide the basis for constructing a mathematical model of the interaction between two ships. Key words： two parallel ships； hydrodynamic interaction； calm water； wave-making
船舶非单点搁浅受力分析
随着船舶的大型化、高速化和水上运输业的发展，船舶的吃水越来越大，相对的浅水水域范围也在增大。
尽管全球定位系统（ＧＰＳ）被广泛应用于船舶定位，电子海图显示与信息系统（ＥＣＤＩＳ）也越来越多地被安装在船上，但船舶搁浅事故还是不可避免地频繁发生。
以往对船舶搁浅的研究多是假定船舶在一个点上搁浅，也就是单点搁浅，其实运动着的船舶不可能只在一个点上搁浅，实际状态更接近非单点搁浅，即船底与浅滩的接触不是一个点，而是一个面，船舶触底的面积在计算水对船舶的浮力时不能被忽略，因为触底面积在计算船舶的最小脱浅拖力时最为重要。
另外，船舶搁浅后一般不考虑其有滑下搁浅部位的运动趋势，但当船舶搁浅后有纵倾或（和）横倾时，这种趋势是必然存在的，也就是说船底与搁浅部位之间的摩擦力是必然存在的，问题是当纵倾或（和）横倾到什么程度时，船舶能自行滑下搁浅部位呢？从实际出发研究船舶的搁浅状态，提出问题和解决问题是非常重要和必要的。
一、船舶非单点搁浅搁坐力大小的确定船舶搁浅后共受到３个力的作用，如图１所示。
船舶非单点搁浅受力分析 文／ 上海港引航站 彭延领 陆悦铭摘要：用力学分析的方法，解决船舶非单点搁浅时船底受力大小及脱浅拖力最小值的计算方法问题，并由此提出船舶自行脱浅的两种方法。
关键词：搁浅船舶；搁坐力；排水量；浮力；非单点搁浅其中：N 为水对船舶的浮力，单位ｋＮ；G 为船舶的总重量，单位ｔ；R 为船舶搁浅处的支撑力，即搁坐力，单位ｋＮ；g 为重力加速度，单位ｍ／ｓ２。
由G ＝Δ１（Δ１为船舶搁浅前的排水量，单位ｔ），得到R ＝g Δ１－N （１）通常（单点搁浅时） N ＝g Δ２ （Δ２为船舶搁浅后的排水量，单位ｔ），则R ＝g Δ１－g Δ２即单点搁浅时，船舶搁坐力的大小为搁浅前后船舶排水量之差（由于换算成力的单位则须乘上g ）。
当讨论非单点搁浅时，就不能用这种方法计算搁坐力，即非单点搁浅后，船舶所受到的浮力不等于其搁浅后的排水量。
船舶浅水中流致偏转效应研究
船舶浅水中流致偏转效应研究英文回答：The research on the deviation effect of ship in shallow water flow is an important topic in the field of naval architecture and ocean engineering. When a ship sails in shallow water, it experiences a phenomenon known as the shallow water effect, which can cause the ship to deviate from its intended path. Understanding and studying this deviation effect is crucial for the safe navigation and maneuverability of ships in shallow waters.The deviation effect in shallow water flow is primarily caused by the interaction between the ship's hull and the water flow. When a ship moves through shallow water, the flow pattern around the hull is significantly different from that in deep water. The flow becomes more complex and non-uniform, leading to various hydrodynamic forces acting on the ship. These forces can induce a lateral force, known as the drift force, which causes the ship to deviate fromits intended course.Several factors contribute to the deviation effect in shallow water flow. The most significant factor is the presence of a free surface, which creates additional hydrodynamic forces due to the interaction between theship's hull and the air-water interface. The shape and geometry of the ship's hull also play a crucial role in determining the magnitude and direction of the lateral forces. Additionally, the speed and depth of the water, as well as the ship's draft, can influence the deviation effect.Researchers have conducted numerous studies to investigate the deviation effect of ships in shallow water flow. Experimental methods, such as towing tank tests and field measurements, have been employed to gather data on the hydrodynamic forces and ship motions. Computational fluid dynamics (CFD) simulations have also been utilized to analyze the flow patterns and predict the deviation effect. These studies have provided valuable insights into the underlying mechanisms and have helped in the development ofdesign guidelines for ships operating in shallow waters.In conclusion, the research on the deviation effect of ships in shallow water flow is essential for understanding and mitigating the risks associated with ship navigation in such environments. The interaction between the ship's hull and the complex flow patterns in shallow water can resultin significant deviations from the intended course. Through experimental and computational studies, researchers have made significant progress in understanding this phenomenon and developing strategies to improve the maneuverabilityand safety of ships in shallow waters.中文回答：船舶在浅水中流致偏转效应的研究是船舶工程和海洋工程领域的重要课题。
浅水与桩靴对海上平台水动力影响的数值模拟
第48卷第4期2019年8月船海工程SHIP&OCEAN ENGINEERINGVol.48NoAug.2019D0I：10.3963/j.issn.1671-7953.2019.04.026浅水与桩靴对海上平台水动力影响的数值模拟陈昌哲1，吴静萍1，陶开友2(1.武汉理工大学a.高性能舰船技术教育部重点实验室；b.交通学院，武汉430063；2.江苏海艺船舶科技有限公司，江苏镇江212000)摘要:针对浅水和桩靴对海上风电作业平台在自航时的水动力影响问题对寸有桩靴、无桩靴有桩孔、无桩靴无桩孔3种原型模型,分别在7种不同水深下的流场进行数值模拟，并分析桩靴对该平台水动力的影响，分析结果表明，当相对水深V/@W7时，随着h/T的增加阻力系数和抽吸力系数均迅速减小;当V/T W7时，水深对阻力系数的影响较大，当V/T W10时,对抽吸力系数的影响较大;桩靴对平台阻力系数的影响很大，对抽吸力系数影响很小。
关键词:海上风电作业平台;桩靴;浅水阻力；抽吸力;数值模拟中图分类号:U661.3文献标志码:A文章编号：1671-7953(2019)04-0117C5海上风电作业平台在迁航或移位时，所处水域水深较浅，平台所受阻力增大*1C+，还会受到因水底存在产生的抽吸力⑷。
浅水阻力影响平台移位和就位性能及拖船布置方案;抽吸力造成平台下蹲[5-6],严重影响平台的安全性。
考虑目前海上平台在初步设计过程中,水动力的确定往往参考船舶的大数据。
该自升式海上平台与船舶外形具有较大差异，特别是自升式海上平台携带桩腿桩靴，移位时桩靴缩进平台内专用的桩孔内，而船舶外形光滑。
桩孔和桩靴的存在对平台水动力大小的影响，引起海上平台专业设计者的关注[7]o 鉴于对自升式海上风电作业平台水动力的浅水和桩靴影响研究报道比较缺乏，考虑采用CFD方法,对一座自升式海上风电作业平台，讨论水深变化和不同外形对其水动力的影响。
讨论浅水影响时，选取实际有桩靴平台模型，对不同水深、不同流速时的流场进行数值模拟,分析阻力系数和抽吸力系数的变化规律。
浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究
浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究
张晨曦;邹早建;杨勇
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2012(016)001
【摘要】浅水中邻近两船作相对运动产生的非定常水动力相互作用对于船舶的操纵性有重要影响.文章采用动网格技术,通过求解非定常RANS方程,选取RNG k-ε湍流模型,对两船在浅水中会遇的三维非定常粘性流场进行了数值模拟,计算了其水动力相互作用；通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了文中方法的有效性.在此基础上,分析了船舶在整个会遇过程中的受力特性,指出了会遇过程中船舶容易失控和发生碰撞的阶段,并通过分别对不同的船间横向间距、水深、船速和船长情况下的船-船水动力相互作用进行计算和结果分析,得出了以上四种因素对船间水动力相互作用的影响规律.
【总页数】9页(P27-35)
【作者】张晨曦;邹早建;杨勇
【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.基于高阶面元法的浅水域中船-船水动力相互作用数值预报 [J], 徐华福;邹早建;刘晓艳
2.浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究 [J], 王宏志;邹早建
3.浅水中船舶水动力特性数值计算 [J], 顾民;吴乘胜
4.船舶浅水水动力导数的数值计算 [J], 石爱国;闻虎;李理;刘可;刘博
5.浅水中低速小半径回转船舶水动力数值研究 [J], 王小龙; 邹早建; 夏立; 刘敬贤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究_张晨曦
船舶危险对遇时水动力数值研究
船舶危险对遇时水动力数值研究邱云明1，陆冬青1，邓 锐2(1. 陆军军事交通学院镇江校区，江苏 镇江 212003；2. 中山大学海洋工程与技术学院，广东 珠海 519000)摘要: 在航海上将两船右舷对右舷时的对遇称为危险对遇，为了研究该种相遇态势的安全性问题，本文基于CFD方法，通过求解非定常RANS方程，借助动网格技术和Star ccm+流体软件，对危险对遇时的三维非定常粘性流场进行了数值模拟，计算其水动力相互作用，并将计算值分别与有关试验值进行对比，分析有速度船舶经过静止船舶时，静止船舶受到的横向力和偏航力矩影响。
研究结果表明，所采用的计算方法可靠，也指出会遇过程中船舶间的受力及运动特征，为后续的危险对遇时两船操纵安全等研究提供一定的参考依据。
关键词：危险对遇；RANS；水运力性能；操纵中图分类号：U661 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2020)05 – 0076 – 05 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.05.015Numerical calculation of the hydrodynamic interaction betweentwo vessels indangerous head-on situationQIU Yun-ming1, LU Dong-qing1, DENG Rui2(1. Army Military Transportation Academy, Zhenjiang Campus, Zhenjiang 212003, China;2. School of Marine Engineering and Technology, Sun Yat-sen University, Zhuhai 519000, China)Abstract: The head-on situation between the starboard side of one vessel and the starboard side of the other vessel is called the dangerous head-on situation in maritime. In order to study the safety of the vessels encounter situation, the three-dimensional unsteady viscous flow field of two vessels in dangerous head-on situation is numerically simulated, and its hy-drodynamic interaction is calculated based on CFD technique, by solving the unsteady RANS equation, and using dynamic mesh technology and star ccm+ fluid software. Then, the calculated values are compared with the relevant experimental val-ues, and the influence of lateral force and yaw moment of the stationary vessel is analyzed, when the navigation vessel and the stationary vessel are in dangerous head-on situation. Research results show that the reliability of the calculation method is verified. The forces and characteristics of vessel movements are point out, and certain reference basis on the safety of manip-ulating vessel in dangerous head-on situation is provided.Key words: clangerous head-on situationo；RANS；hydrodynamic performance；manipulation0 引 言近年来随着航运业的快速发展，船舶交通密度增大，两船对遇态势也增多，船舶间因水动力相互干扰产生船吸现象，特别在两船右舷对右舷相遇时，加上船舶避让措施不当，经常发生碰撞事故。
航行船舶在浅水中的纵倾变化研究
航行船舶在浅水中的纵倾变化研究摘要：基于航行船舶在浅水中的纵倾变化研究，本文从浅水域的概念入手，明确了何为浅水区，通过对浅水效应产生的条件、原因和现象的分析来引出船舶在浅水中的纵倾变化。
对于船舶的纵倾变化，主要考虑了几个比较重要的影响因素，例如船舶的排水量，船型系数，船体舷外的水密度变化，船舶速度大小等，从而对船舶的纵倾变化有了定性的认识。
再根据现有的理论和经验公式对船舶的下沉量和纵倾变化进行定量的计算，且利用计算结果来分析船舶因纵倾变化而可加载的载货量，并用实例进行了论证。
在此基础上，再给出具体的建议，希望通过船舶浅水中的纵倾变化能够充分利用船舶的载货量从而提高船舶营运的效益，最终能为船公司带来一定的效益增长。
关键词：航行船舶；浅水效应；纵倾变化；傅汝德数Analysis of the Navigating Ships’change of Trim in Shallow Water Zheng jianwei(Professional:Maritime Navigation Student ID:074120126)Instructor:Hu Yunping & Zhang yuanqiangAbstract: The research of the trim change in shallow water. This article begin with the concept of the shallow water, where is the shallow water has been defined, and then through the analysis of the conditions, reasons and phenomenon of the shallow water effect leads to the ships’ trim change in shallow water. For the change of the ship’s trim, we mainly consider several of the more important factors , such as, displacement tonnage of the ship, ship’s coefficient, the change of water density outboard, ship’s speed, thus we can have a qualitative understanding of the ships’trim. Then we use the existing theory and empirical formula to calculate the amount of quantitative changes of the ship’s sinking and trimming, and then analyze the results of the calculation to decide the amount of cargo can be loaded due to the trim change and use the example to demonstrate the results. On this basis, and with the specific suggestions, we hope to use the changes of ship’s trim in shallow water to take full advantage of the ship’s cargo capacity and then improve the efficiency of the ship and finally it can bring some efficiency gains to the shipping companies.Keywords: navigating ship; shallow water effect; the change of ship’s trim; Froude coefficient０引言1987年，渡轮”Herald of Free Enterptis”在Zeebrugge倾覆，导致近200人死亡。
浅水波条件下船舶运动响应的数值模拟
浅水波条件下船舶运动响应的数值模拟近年来，随着计算机模拟技术的不断发展，越来越多的研究者开始利用数值模拟的手段对船舶运动响应进行研究。
在船舶运动中，比较重要的是波浪对船体的影响，其中浅水波的影响尤为明显。
本文将从浅水波条件下船舶运动响应的数值模拟角度出发，介绍相关的研究成果以及存在的问题，并展望未来的发展方向。
一、浅水波的特点浅水波是指波浪传播时，所处的水深小于波长的 1/20 的波浪。
浅水波的特点包括下列几点：1.波速较快在相同的频率和深度条件下，浅水波的波速明显快于深水波，因此波长相同的浅水波传播距离较短。
2.波速与水深成正比由于浅水波传播时，波速与水深成正比，所以在不同的水深中传播的波速也不相等。
3.波高与水深成反比浅水波的波高与水深成反比，所以在浅水区域中局部产生的波浪相对较高。
二、数值模拟的方法数值模拟是通过计算机对问题进行仿真和模拟，得到结果的方法。
对于船舶运动响应的数值模拟，一般采用CFD （Computational Fluid Dynamics）方法。
CFD方法将流体作为一个连续而不断的介质，将其分割成一系列有限的体积单元，使用数值方法离散求解微分方程组，从而得到流体的各种物理量的分布，如速度、压力、密度等。
在进行船舶运动响应数值模拟时，需要建立相应的数学模型，确定所需的计算范围和计算参数，并进行边界条件的设定。
然后，计算机将根据模型和参数，进行数值计算和模拟。
三、已有的研究成果浅水波条件下船舶运动响应是船舶水动力学领域的重要研究方向，许多学者已经进行了相关的数值模拟研究。
1. 阿波罗斯(A. A. Dervisis)等在其研究中，使用CFD方法对不同船型在浅水条件下的运动响应进行了模拟。
研究结果表明，浅水条件下，波动力矩对船舶的影响较大。
2. 阎明辉等利用CFD方法对某型船在浅水条件下的运动响应进行研究，结果表明，在浅水波情况下，船舶的纵向运动响应更加显著，而横向运动响应相对较小。
浅水效应对船舶的影响及经验估算方法
当船舶在深水中航行时，船体周围的水流呈三维空间的流动；当船舶在浅水航道或限制航道中航行时， 由于航道受限，船体周围的水流因受到挤压而加速流动，由伯努利方程可知，船体周围的流体压力会随之 减小，从而导致船舶下沉。
收稿日期：2018-09-17 作者简介：张伟，男，工程师，1986 年生。2009 年毕业于上海交通大学船舶与海洋工程专业，现主要从事船舶总体设计
工作。
张 伟：浅水效应对船舶的影响及经验估算方法
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1 浅水效应
对于存在浅水效应问题的航道，通常根据航道的特点将其分为 2 类：对于仅水深受限制的航道，称其 为浅水航道，如浅海区域和湖面宽广的湖泊等；对于水深和宽度都受限制的航道，称其为限制航道，如内 河和运河航道等。
2) 对于初始纵倾不为 0 的船舶：当初始状态为艉倾时，艉倾加剧；当初始状态为艏倾时，艏倾加剧。 这种以 CB = 0.7 为分界描述船舶纵倾问题所得结论在工程上是不恰当的，但可为定性描述纵倾的变化 情况提供参考。总体来说，根据伯努利方程，当水流速度增大时，船体周围水流的压力会相应地减小。因 此，可根据该原理认为浮心位置在船中前时船舶可能发生艏倾，浮心位置在船中后时船舶可能发生艉倾， 这与 BARRASS[1]的结论是一致的。 1.2 阻力增加 船舶在浅水航道或限制航道中航行时会出现下沉和纵倾变化的现象，同时船体兴波作用会增大，导致 船舶受到的阻力比在深水中大。随着浅水效应的加剧，这种现象通常会更加明显。 1) 黏性阻力。船舶在浅水航道或限制航道中航行时，由于船体周围水流的速度增加，同时船舶下沉导 致其湿表面积增大，使得船舶受到的摩擦阻力比在深水中航行时受到的摩擦阻力大。此外，由于船体周围 的水流与船体的相对运动速度增大导致压力减小较快，船体表面形成较大的压力梯度，因此黏压阻力也有 所增大。 2) 兴波阻力。通过船模试验和实船观测发现：在浅水区域航行的船舶遭受的阻力先随着航速的增加而 急剧增大，然后从某个特定的航速点开始随着浅水效应的加剧（航速继续增加或吃水继续下降）而从阻力 峰值降下来。该现象与波浪理论对浅水效应的分析中描述的现象基本一致，主要是由兴波阻力变化引起的。 影响兴波阻力的主要参数是水深弗劳德数 FrH。根据波浪理论，通常依据 FrH 船速划分为 3 个区段[2]， 即：亚临界速度区，FrH < 1.0；临界速度区，FrH =1.0 附近；超临界速度区，FrH > 1.0。 当船舶在亚临界速度区的浅水中航行时，其兴波阻力随着浅水效应急剧增大；当船舶开始进入超临界 速度区时，其兴波阻力反常地出现减小的情况。 对于浅水效应而言，遇到的实际情况通常是在亚临界速度区航行的问题。因此，这里主要分析亚临界 速度区内的浅水效应问题。
浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响分析
浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响分析孙帅;王超;常欣;支玉昌【摘要】为了分析浅水条件下船舶阻力及流场的特点,本文基于混合网格技术,结合Reynolds average numerical simulation(RANS)方法,对标准船模KRISO Container Ship (KCS)开展了船模浅水效应的数值预报分析.KCS船的船艉部分使用了三种不同的非结构网格划分方法,与水池试验值对比得到恰当的网格划分方法.通过改变数值水池高度探究水深变化对于船舶阻力及流场特性的影响.研究发现:当水深h小于10倍吃水时,KCS船浅水效应明显,随着水深的减小,船舶阻力系数、z 方向抽吸力以及桨盘面伴流分数均呈增大趋势;随着水深的减小,艏艉压力差逐渐增大,船艉倾现象更加明显.%To analyze the characteristics of ship resistance and flow field in shallow water,we adopted a hybrid grid combined with the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method and used the KRISO container ship (KCS) model in shallow water to perform numerical prediction and analysis.We adopted three unstructured grid methods to determine the most appropriate stern mesh generation method.By changing water depth,we analyzed the effect of water depth on the hydrodynamic performance of the ship.The results show that the shallow-water effect is distinct when the water depth h is less than 10 times the draft.With a decrease in water depth,the ship resistance coefficient,the suction force in the z direction,and the propeller flow fraction show increasing trends.With the decrease of water depth,the pressure difference between the head and the tail increases gradually,and the tail inclination is more obvious.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】7页(P499-505)【关键词】混合网格;KCS船模;浅水效应;船舶阻力;抽吸力;伴流场;RANS【作者】孙帅;王超;常欣;支玉昌【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】U661.1当货船航行于港口、运河、近海等位置时，货船就处于限制航道状态，船舶在浅水中有着与在深水中不同的水动力性能，研究浅水中船舶的阻力及流场特性的规律，无疑对船舶的性能预报、浅水修正有着重大的意义。
浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响研究
浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响研究作者：谢振吴为范吴斌来源：《科学与财富》2018年第19期摘要：众所周知，当船舶在水中航行时，水的阻力将影响船舶的速度。
当海浪从深海向浅海或浅海航行时，浅水效应将对船舶的速度、阻力和船体产生一定的影响，从而影响船的操控等多个方面。
关键词：浅水效应；船舶阻力；研究与分析引言：本文为探究浅水效应对于船舶阻力及流场特性，结合了RANS方法，通过改变相应的水池水位，探讨水位变化对船舶阻力和流场特性的影响。
实验发现浅水效应的影响主要与水深吃水比，与Fh=V/gH有关，下面就具体情况列出具体分析。
一、浅水效应浅水效应是指浅水中较大的附属物，随着水深与吃水比的减小，大附属物的运动特性将发生很大变化。
造成这种现象的主要原因是船舶运行过浅或船舶速度比较高。
在浅水中航行的船舶由于船体本身速度较大，但此时水的流速较小，所以导致船舶与水的相对速度较大，并且船舶在航行过程中其船型波被浅水海域内的浅水波所影响，使得船舶的航行状态以及船舶外侧的受力状况都发生了不同程度的改变。
二、横向阻力增加及船速下降一艘船的航行非常复杂。
它不仅需要驾驶员熟练的驾驶技巧，同时还要有快速应变的能力。
船舶因为运送货物，经常会航行在各个港口或近海等地方，而在这些地方航行时与船舶在深海里航行时所运用的动力系统是完全不同的，船舶在浅水中航行具有特殊的水动力性能。
当船舶在深水中航行时，其船首或船尾的水流以三个维度的流动为特征。
弓向两侧，也有向下的运动，并有向下突出的特点；船尾从两侧向纵剖面，向上运动，并有明显的向上运动。
但由于浅水区域对于三维空间内水的流动的限制，使得船头与船尾的部分的水的流动不得不转化为二维平面式水流动方式，这样就产生了不同水深区域内水的压力对于船体本身的影响的问题。
当一艘船在浅水中以较低速度滑行时，船体底端与河床之间形成了狭窄的水道，使得船低的流速增大。
三、计算机模型的建立（一）研究对象基本守恒定律质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，由于水本身作为一种不可以进行压缩的液体，可以只考虑质量守恒方程以及动量守恒方程。
浅水对船舶操纵的影响探究
浅水对船舶操纵的影响探究摘要船舶在运输的过程中，总要不可避免的遇到浅水效应的问题，驾驶员要采取适当的降速，加速旋回等方法，充分利用车、舵、锚等设备，提高船舶在浅水中的安全性。
关键词浅水效应；船舶操纵性能；浅水中的安全性1 浅水域的概念有关浅水域，我们一般用水深和船舶的吃水之比H/d来判断浅水域。
1）从对船体前进时的阻力的影响来区分，低速船以H/d=4，高速船以H/d=10，即可作为浅水域对待。
2）从出现对船体横向运动的影响来区分，以H/d=2.5为界作浅水域对待。
3）对操纵性有较明显影响并达到易发现程度的水深则应该以H/d=1.5来界定。
2 浅水的影响2.1 横向阻力的增加一般来说，浅水域中航行的船舶的底部与河床之间形成狭窄的水道，导致流速增加，并且由于水的粘性，在河床及船底部均形成界面，使过水断面更加减少.船底的流速更加增加，其增加的速度称为回流速度.回流导致船体下沉，其舷侧湿面积增加，摩擦阻力增加。
同时，因水流与船体的相对速度增大，压力下降也大，故首尾压力差将增大，并且船尾与河床间隙小，易于产生涡流。
因此，涡流阻力也要增大。
同时，随着横向阻力的增加，转头力矩也加大。
且随着水深的变浅，横向阻力及转头力矩将增大的更多。
2.2 船速下降上面已经分析，船舶在浅水域中航行时，摩擦阻力增大；船中低压区向船尾扩展。
引发船体下沉，纵倾增大；浅水域中出现了兴波，故增大了兴波阻力；推进器盘面附近涡流的增强使其效率下降。
阻力的增加及推进器的效率的下降都使船舶出现降速现象。
例如，“育龙”轮于2007年4月9日过湄南河时，船速就由13.9kn降至11.6kn。
2.3 船体下沉与纵倾变化船舶前进中，即将水流向左右方向排开，也向船底方向排开，首尾及中部的流态发生变化，使水压力分布也发生变化，在船首和船尾附近产生高压区，船中附近产生低压区，船速较快时，水流速度比船速快，这就使船体附近水面的水位下降，从而使船体下沉。
而在浅水域中，船体下沉更加剧烈，甚至产生船底擦碰海底的事故。
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。
浅水对船舶运动的影响
浅水对船舶运动的影响摘要船舶在浅水中航行，会产生浅水效应。
本文通过对浅水的界定和浅水水流特征的分析，运用数值和理论的方式得出浅水运动中横向阻力及转船力矩、船体下沉、船舶纵倾、推进器效率、舵效等的变化，并且给出部分变化的影响因素。
最后，笔者又建议浅水中运动的注意事项。
关键字：船舶,浅水效应,下沉,纵倾AbstractA ship navigating in shallow waters, will produce a shallow water effect. Based on the definition of shallow water and shallow water characteristic analysis, using numerical and theoretical way to draw water movement in the lateral resistance and transshipment torque, sinking, ship hull longitudinal inclination, propeller efficiency, efficiency and other changes, and some factors affecting the change of. Finally, the author suggests to shallow water sports matters needing attention.Keywords: marine, shallow water effect, sinking, trim前言 (1)1浅水区界定 (1)2、浅水的水流特征 (2)2.1深水浅水对比 (2)2.2浅水中运动水动力特点 (3)3、浅水中船体附加质量 (3)4、浅水效应 (4)4.1 船舶横向阻力的增加及转船力矩的加大 (4)4.2船体的下沉 (5)4.3 船舶的纵倾变化 (6)4.3.1．船舶排水量及排水体积变化的影响 (6)4.3.2．船舶的方形系数的影响 (7)4.3.3．舷外水密度变化的影响 (7)4.3.4．船速大小的影响 (7)4.4 推进器效率骤减,船速可降30% (7)4.5 舵效降低,船舶旋回性变差 (8)5.浅水中船舶操纵注意事项 (8)5.1 浅水域中航行时注意吃水差的调整 (8)5.2 浅水域中应备车航行，灵活机动地调节本船航速 (8)5.3 对浅水中船舶旋回性变差要有充分的认识 (8)5.4 注意浅水中的“跑舵”现象 (9)5 .5 注意浅水对冲程的影响 (9)5.5.1停车冲程 (9)5.5.2紧急停车冲程 (9)5 .6 浅水域中应重视自力操船的极限水深界限 (9)结论 (10)致谢 (11)参考文献 (12)船舶操纵是指按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能。
浅水现象对进出广州港船舶操纵性能的影响分析
第18卷 第10期 中 国 水 运 Vol.18 No.10 2018年 10月 China Water Transport October 2018收稿日期：2018-05-04作者简介：陈德智（1983-），男，广州港引航站一级引航员。
浅水现象对进出广州港船舶操纵性能的影响分析陈德智（广州港引航站，广东 广州 510040）摘 要：本文通过介绍浅水效应，分析浅水对船舶操纵性能的影响，提出了相应的操船建议，以期驾引人员在浅水区域航行时合理操船，以策安全。
关键词：浅水效应；操纵影响；应对措施中图分类号：U675 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）10-0015-03一、前言作为我国第二大通航河流，珠江已经成为西南内陆地区与粤港澳大湾区经济互补、协调发展的重要纽带。
地处珠三角的广州港是千年海上丝绸之路始发港，是华南沿海功能最全、规模最大、辐射范围最广的综合性枢纽港。
广州港是一个河口港，通航密度大，航道狭窄、弯曲，航道水深有限。
从珠江口至南沙港区航道使用水深-17m，南沙港区至西基掉头区航道使用水深-13m，广州港63号浮至74号浮莲花山西航道使用水深-9m。
随着发展的需要，大型船舶进出广州港趋向常态化，这使得船舶在航道航行可操纵余地变小。
加上广州港是不规则半日潮港，较大吃水船舶须乘潮进港，导致了高潮期间航道大型船舶密集、交会频繁。
当大型船舶驶入航道后，浅水航行阻力增加，船底压力下降，致使船体下沉，船体下沉将导致船体的阻力进一步增加，进而影响船舶操纵性能，这对船舶避让提出更高要求。
二、浅水现象船舶是否进入浅水区应根据水深与船舶吃水之比（H/d）而定，依照霍夫特的研究结果可作如下界定：从对船体横向运动的影响来区分，H/d≦2.5时，可认为船舶进入浅水区。
对船舶操纵性能有较明显的影响，一般以H/d≦1.5为界。
如不计潮高，进出广州港的船舶吃水大于7m 即是在浅水航行，吃水大于11.3m，操纵性能受较明显的影响。
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础上 ， 析 了船 舶 在 整 个 会 遇 过 程 中 的受 力 特 性 ， 出 了 会遇 过程 中船 舶 容 易 失 控 和 发 生 碰 撞 的 阶段 ， 通 过 分 分 指 并 别对 不 同 的船 间 横 向 间距 、 水深 、 速 和船 长 情 况 下 的船 一 水 动 力 相互 作 用 进 行 计算 和结 果 分 析 ， 出 了 以上 四 船 船 得
种 因素 对 船 间 水动 力 相 互 作 用 的 影 响规 律 。
关 键 词 ：船 舶会 遇 ； 水 ； 动 力 相 互 作 用 ； 网格 浅 水 动
中 图分 类 号 ： ６ １ Ｕ ６． ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｔ ｄ ｎ ｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｉ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｅ ｗｅ ｎ ｍ ｒｃ ｌｓｕ ｙ ｏ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍ ｃ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｎ ｂ ｔ ｅ
第 １ ６卷第 １ ２期 －
２１ ０ ２年 ２月
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浅水 中会 遇船舶水 动力相互作用数值研 究
张晨 曦 ，邹 早 建 ａ 杨 勇 ， ｂ
（ 海 交 通 大 学 ａ 船 舶 海 洋 与 建 筑 工 程 学 院 ； ． 洋 工程 国 家重 点 实 验 室 ， 海 ２ ０ ４ ） 上 ． ｂ海 上 ０ ２ ０
摘要 ： 浅水 中邻 近 两 船作 相对 运 动 产 生 的非 定 常水 动 力 相 互 作 用 对 于 船 舶 的 操 纵 性 有 重 要影 响 。文 章 采 用 动 网
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格技 术 ， 通过 求 解 非 定 常 Ｒ Ｎ Ａ Ｓ方 程 ， 取 Ｒ Ｇｋ ６湍 流 模 型 ， 两 船 在 浅 水 中 会 遇 的 三 维非 定 常 粘 性 流 场 进 行 选 Ｎ － 对
了数 值 模 拟 ， 算 了其 水 动力 相 互 作 用 ； 过 将计 算 结 果 与 试 验 数据 进 行 对 比 ， 证 了 文 中方 法 的有 效 性 。 此 基 计 通 验 在
ｓ ｉ ｅ ｔｎｇ ｉ ｈａ ｌ ｗ ｔ ｒ ｈｉ ｓｍ ｅ ｉ ｎ ｓ ｌｏ ｗａ ｅ ｈｔ ｐ
Ｚ Ａ ｈ ｎ ｘ ， ＯＵＺ ｏｊａ ， ＡＮ ｏｇ Ｈ ＮＧ Ｃ ｅ － ｉ Ｚ ａ －ｉｎ Ｙ Ｇ Ｙ ｎ
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