[发明专利]基于节能减阻的中高速船舶压浪板的设计方法

说明书

本发明涉及一种基于节能减阻的中高速船舶压浪板的设计方法，S1、研究艉压浪板的设计参数，对设计参数进行显著性分析，选取设计参数的设计空间，利用正交设计方法，对压浪板两项设计参数利用正交表进行多参数组合，相应进行压浪板方案设计；S2、利用CFD仿真方法，对压浪板多方案进行阻力仿真，总结压浪板的减阻机理，归纳压浪板设计参数组合的减阻率变化规律，结合工程限制条件，指导设计参数选取方向；S3、开展船模阻力试验和自航试验，综合减阻、节能效果，优化出最佳的压浪板设计方案。本发明可得出压浪板各设计参数对船舶阻力、自航的指导性的影响规律，并结合工程实际，评估了压浪板应用于工程需考虑的因素，有利于推进该方法向工程应用转移。

技术领域

本发明属于船舶节能减阻技术领域，具体涉及一种中高速船舶艉压浪板工程设计方法。

背景技术

快速性是船舶总体性能中非常重要的性能之一。对于民船而言，快速性影响着民船的经济性与使用价值；对于军事舰艇，快速性是评价其作战能力的重要指标。提高船舶快速性可以从减小船舶的阻力与提高船舶的推进效率两种途径来考虑。对于固定船型的船舶，由于使用过程中可能产生污底而阻力不断增大，引起主机功率的增大，有需求在主船体船型不变的的基础上，设计节能减阻装置，改善船舶尾部流场减小阻力，以满足原快速性设计指标。随着高性能船舶的快速发展，压浪板、阻流板等结构简单又能快速提高船舶阻力性能以及纵倾稳性的尾部附体的应用越来越广泛。

现有的压浪板设计方法有均匀设计、单一参数设计等，其中单一参数设计同时只考虑某一设计参数变化，得出的设计规律通用性较差；均匀设计方法适合于设计参数多的设计场合，对于如压浪板的3个典型设计参数，运用正交设计方法，精度会优于均匀设计，另外均匀设计，不满足正交条件，设计结果没有整齐可比性，结果处理多采用回归分析，相应增加了工作量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于节能减阻的中高速船舶压浪板的设计方法，该方法运用正交设计，可以大大提升精度，并且可以直观得到压浪板各设计参数对阻力、自航性能的定量分析规律，相应得出影响的主效应和次效应、交互效应，可为压浪板设计提供清晰的指导方向。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于节能减阻的中高速船舶压浪板的设计方法，包括以下步骤：

S1、研究艉压浪板的设计参数，对设计参数进行显著性分析，选取设计参数的设计空间，利用正交设计方法，对影响艉压浪板水动力性能最大的两项设计参数利用正交表进行多参数组合，相应进行压浪板方案设计；

S2、利用CFD仿真方法，对压浪板多方案进行阻力仿真，总结压浪板的减阻机理，归纳压浪板设计参数组合的减阻率变化规律，结合工程限制条件，指导设计参数选取方向；

S3、开展船模阻力试验和自航试验，综合减阻、节能效果，优化出最佳的压浪板设计方案。

上述方案中，步骤S1中，所述设计参数包括压浪板下反角、压浪板长度、压浪板宽度；所述对设计参数进行显著性分析，具体方法为：通过研究国内外尾压浪板的实船应用资料，对所述设计参数影响艉压浪板水动力性能的重要性进行排序；影响艉压浪板水动力性能重要性的排序为：压浪板下反角压浪板长度压浪板宽度。

上述方案中，步骤S1中，所述选取设计参数的设计空间，具体方法为：

由于压浪板宽度对水动力性能影响最小，因此首先固定压浪板宽度，对压浪板长度和下反角开展正交设计，结合方艉排水型船型特征和设计需要，参考美国驱护舰实船应用的压浪板参数范围并进行适当地扩大，选取压浪板长度的设计空间为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％设计水线长，压浪板下反角的设计空间为4度、7度、10度、13度，共计16种方案开展设计。

上述方案中，步骤S2具体包括以下步骤：