高速排水型船舶兴波波形与兴波阻力的试验与数值研究

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(武汉理工大学 交通学院，武汉 430063)

高速船舶设计、制造、营运中的经济性问题(尤其是能耗问题)以及高速船舶营运引起的环境问题(如艉浪对堤岸的冲刷等)对于船舶性能提出了更高的要求。高速船舶兴波波形与兴波阻力的试验与数值预报可为船舶的性能设计及高速船艉浪引起的环境问题的评估提供重要参考资料。Fr>0.4的排水型船舶大多采用方艉，而方艉型的船舶兴波的数值计算一直是船舶流体力学中的难题之一，困难主要在于方艉流动的数学模型、边界条件及其相关数值处理[1]。为了更好地了解高速排水型船舶的兴波特性并检验数值计算方法的可行性，本文在拖曳水池中对3种不同水深条件进行横排5个波高探头的纵切波形测量试验。

1 试验设备、条件与方法

实验在武汉理工大学船舶拖曳水池进行。水池总长为132 m，池宽为10.8 m，试验水深分别为2.000 m，1.500 m，0.516 m。

拖车的主要性能指标如下。

有效运行距离：118 m;

最高车速:Vmax>7.2 m/s;

稳速范围:V=0.06～7.20 m/s;

给定精度:0.1%;

稳速精度:V≤0.5 m/s为1 mm/s,

V>0.5 m/s为0.1%;

位置控制精度:±0.5 mm;

位置显示精度:±1.0 cm;

实际速度显示精度:±1.0 mm/s。

实验所采用的阻力测量系统由一个阻力仪，一个用来放大和过滤信号的调节器和一个NI数据采集系统组成。阻力仪的最大量程为400 N。实验的波形测量系统由波高传感器和5个探头组成。5个探头的分布为第1个探头距船模中线面为80 cm，然后每隔90 cm依次放置第2～5个探头。

实验的数据采集方法为：阻力数据由阻力采集系统测得，波形测量是同时进行的，分别由各个探头将采集到的信号传输到计算机，然后通过软件处理得到输出形式为波高数据和相应的电子波形图。截取适……