[发明专利]一种喷水推进船模阻力成分分析方法

说明书

本发明涉及一种喷水推进船模阻力成分分析方法，首先，进行裸船体的阻力试验；接着，进行自航试验，找到给定航速下自航点的喷水推进装置的转速；然后，安装L型喷口，特定航速下喷水推进装置以自航点转速运行，测船体的总阻力，同时采用PIV技术测获流区流场，换算进口纵向动量；最后，以总阻力减去裸船体阻力以及进口纵向动量，得到对应自航点推进器工作时对船体阻力的影响。本发明采用常规阻力试验、L型喷口阻力试验、自航试验、获流区流场测试，将阻力分解为船体自身阻力成分、以及喷水推进装置工作时的抽吸作用导致船体阻力增量，从而分辨推进器工作对船体的影响，将型线优化归结为单一目标函数的优化问题，提高型线优化效率。

技术领域

本发明涉及一种适用于喷水推进船舶模型的阻力成分分析方法及试验装置。

背景技术

喷水推进装置是一种适用于高速船舶的推进器，具有推进效率高、操纵灵活等特点，在水面高速船舶上应用较广。对于喷水推进船舶，快速性模型试验是设计阶段检验其快速性能的有效手段，一般包括缩比尺度下的阻力、敞水、自航试验等。船模阻力试验和推进器敞水试验分别检验船体和推进器本身的性能，再通过自航试验以自航因子的形式表征二者之间的联系和相互作用，进而预报实船性能。通过阻力试验验证较优的船型在自航试验中未必较优，推进器性能同理。因此，从优化设计的角度，不应仅仅针对阻力和敞水的状态，更应针对自航状态下的阻力和推进性能开展船体型线优化和推进器设计。如果能将自航状态下的阻力性能和推进性能分割开，那么型线优化和推进器的设计将简化为单一目标函数的优化与设计问题。但是目前现有常规阻力、自航试验方法无法针对自航状态下的各阻力成分进行分析。

发明内容

针对上述问题，以喷水推进船舶为应用对象，本发明提出一种喷水推进船模阻力成分分析方法，通过常规阻力试验、L型喷口阻力试验、自航试验、获流区流场测试等部分，将阻力分解为船体自身阻力成分、以及喷水推进装置工作时的抽吸作用导致船体阻力增量，从而分辨推进器工作对船体的影响，将型线优化归结为单一目标函数的优化问题，提高型线优化效率，对于船舶型线优化与推进器设计具有重要的实用价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种喷水推进船模阻力成分分析方法，首先，进行裸船体的阻力试验；接着，进行自航试验，找到给定航速下自航点的喷水推进装置的转速；然后，安装L型喷口，特定航速下喷水推进装置以自航点转速运行，测船体的总阻力，同时采用PIV技术测获流区流场，换算进口纵向动量；最后，以总阻力减去裸船体阻力以及进口纵向动量，得到喷水推进装置工作时抽吸作用使船体增加的阻力，从而将喷水推进船模在自航状态下的各阻力成分区分开来，得到对应自航点推进器工作时对船体阻力的影响。

进一步，喷水推进船舶航行时，船体阻力分为船体自身阻力以及喷水推进装置工作对船体的影响两部分。

进一步，所述船体自身阻力通过裸船体的阻力试验获得。

进一步，所述喷水推进装置工作对船体的影响，借助L型喷口装置通过间接的方法获得。

进一步，所述L型喷口装置用于喷水推进船模阻力试验，连接在喷水推进装置的后端，使水流的喷射方向由纵向变为横向。

进一步，在带有L型喷口的阻力试验中，针对特定航速，使喷水推进装置以该航速下的自航点转速工作，测量船体总阻力。

进一步，所述总阻力包括裸船体阻力、推进器工作使船体增加的阻力、喷水推进装置的阻力三部分。

进一步，所述喷水推进装置的阻力通过进口和出口纵向动量差获得。

一种喷水推进船模阻力成分分析方法，以装备4台相同喷水推进装置的高速水面船舶作为分析对象，其具体步骤为：

步骤一，进行常规阻力模型试验，即在喷水推进装置进口和喷口均封闭的状态下完成阻力试验，船模长度5.5m，测得给定航速V1＝4.1m/s下的船模阻力R1＝260N；