球鼻腊船型的减阻效果更佳，在设计吃 水状态减阻效果可达8%~9%左右。
[00创实验2:波浪增阻试验 [0043]
[0044] 表2 :船型2垂直腊较球鼻腊船型波浪增阻减小百分比（％ )
[0046] 表3 :船型4垂直腊较球鼻腊船型波浪增阻减小百分比（％ )
[0047] 结论：
[0048] (1)对于散货船、油船等肥大型船，采用垂直腊，在保持总长不变的前提下加大两 柱间长，可W有效地减小首部水线的进流角和腊肩部水线的变化率，对于改善首部和全船 的压力分布，减小船舶兴波阻力、破波阻力、粘压阻力均具有一定的效果。垂直腊船型还能 有效地降低波浪上的阻力增加，具有优良的静水和波浪阻力性能。对常规球鼻腊型肥大船， 在船身及尾部型线相同，仅将首型修改为垂直腊，将可能获得2%~4%左右的节能效果。
[0049] (2)若将首型改为垂直腊的同时，对全船型线进行修改，将排水量适当前移，后体 相对瘦削，减阻效果更佳，在设计吃水状态减阻效果可达8%~9%。
[0050] (3)垂直腊船型在波浪中的阻力增加较球鼻腊船型要小，在常用速度范围，方形系 数0. 81~0. 82的油船，垂直腊波阻增加降低约9%~18%，对于方形系数0. 86~0. 87的 散货船，垂直腊较球鼻腊波阻增加降低约24%~44%，大方形系数散货船采用垂直腊波阻 增加降低更为明显。
[0051] (4)对于大方形系数船舶，采用垂直腊船型在设计、结构、压载吃水均具有一定的 静水减阻效果，与球鼻腊船型相比，结构吃水状态的减阻效果较大，压载吃水状态的减阻效 果略小。随着方形系数的增加，垂直腊船型在静水和波浪上的减阻效果更为显著。
[0052] (5)对于低速肥大型运输船舶，尤其是大方形系数的散货船型，垂直腊船型是一种 静水和波浪减阻性能俱佳、有推广价值的船型。
[0053] 二、垂直腊腊部线型优化
[0054] 对于低速肥大型运输船舶，尤其是大方形系数的散货船型，垂直腊船型是一种静 水和波浪减阻性能俱佳、有推广价值的船型。现在在不改变腊部方形系数的前提下，通过腊 部各站肥瘦程度来改变腊部进流角，研究进流角对阻力性能的影响，从而在散货船和油轮 上得到更好地减阻效果。 阳化5] 研究船型：3万吨级散货船
[0056] 模型参数见下表
[0058] 表4 :某3万吨级散货船的主尺度参数
[0059] 设计吃水16. 5m，设计航速14虹，缩尺比43. 3,水溫20°C。通过调整18~20站的 肥瘦程度，来实现进流角的变化并通过CFD数值计算工具对其阻力性能进行数值模拟，判 断优化结果。
[00W] 表5:具体方案
[0062]
[0063] 表6 :数值计算结果
[0064] 结论：
[0065] 进流角过小对于船舶阻力性能是不利的，适当增大舶部进流角有利于降低总阻力 系数，改善阻力性能。
[0066] =、模拟结果与分析
[0067] 我们对垂直腊-前缘引流减阻结构进行了非常有针对性的在模型尺度的数值模 拟，W减少计算量，缩短计算时间。模型缩尺比为0.038。我们将对四艘主尺度相似的船型 进行数值计算。从航行中所受到的阻力构成，自由面情况，船体表面压力等方面比较并且分 析在相同工况下四种船型的阻力情况，进而对垂直腊一前缘引流组合减阻方案的效果进行 验证并且对减阻机理进行更加深入的分析。
[0068] 由于本减阻机构主要应用于低速肥大型船舶，所W本发明选择了一艘低速肥大型 集装箱船作为母船。在母船基础上通过加装垂直腊和前缘引流机构生成最后的本发明需要 验证的组合减阻船型。另外由于需要对组合减阻机理W及各减阻构件之间相互影响进行深 入分析，所W本发明还构建了两艘分别加装垂直腊和前缘引流装置的船型。对四种船型分 别进行静水实验，实验航速为11. 9kn，计算过程中不考虑船体运动，即模型始终保持正浮状 态。
[0069] 参见表7,四种船型均为方尾，组合减阻船型，垂直腊船型采用垂直型船腊，前缘引 流船型W及母船采用前倾型船首。前缘引流前端为近似圆形，直径为350cm，引流通道后部 为近似圆角矩形，长轴长度为1000cm，短轴长度为100cm。垂直腊结构长1025cm，宽800畑1。
[0071] 表 7
[0072] 在实船航速11. 9节，模型航速0. 61节的工况下进行阻力计算，结果如表8所示：
[0073]
[0074] 表8 W75] 从模拟结果可W看出，组合船相对于母船全船阻力减少0.96N，有效减阻 3.097%。其中剩余阻力显著减少2. 62N。组合减阻船型虽然由于湿表面积显著增大使得摩 擦阻力相对母船有明显增大，但由于减阻机构使得剩余阻力部分显著减少，所W全船总阻 力减小。数值模拟验证了本项目通过将两种减阻方案按照一定方式有机结合W达到较好减 阻效果的思路的正确性，并且说明本发明通过一定方式确定的各参数是比较科学的。数据 表明本发明在组合减阻方案的设计，参数设计W及分析上取得一定的进展。
[0076] 垂直腊作为一种可W有效降低兴波阻力和粘压阻力的减阻设计现在正越来越受 到人们的关注。通过对模拟结果进行分析发现，垂直腊的剩余阻力明显低于母船的剩余阻 力。虽然垂直腊船型的摩擦阻力相较母船有略微提高，但是总阻力仍然有明显降低，船模阻 力降低0. 35N，相较母船减阻1. 2%，验证了垂直腊单独存在时的减阻效果。
[0077] 前缘引流减阻在船舶上的应用刚刚起步，其最早应用于诸如圆柱等的纯体减阻， 近来才被研究能否应用于方形系数较大的船舶减阻。通过模拟发现，前缘引流确实可W达 到非常好的降低剩余阻力的作用，相较于母船剩余阻力降低4. 9%。但是由于前缘引流极大 地增加了船舶在水中航行时的湿表面积，所W摩擦阻力相较母船增大21. 4%。运直接导致 总阻力相比于母船增大2. 1%。运和国内外很多学者对单独的前缘引流技术进行实验的结 果是一致的，实验结果有很大的不确定性。
[0078] 通过对四个船型的模拟发现，组合减阻技术对于母船的减阻效果是最好的，验证 了组合减阻比单一的减阻方式拥有更好的减阻效果，证明了本减阻方案的价值。
[00巧]参见图4a、4b、4c、4d和5曰、513、5(3、5(1，通过压力云图可^发现母船船首压力较高， 并且高压面积非常大，运直接造成了母船首尾压力差比较大，粘压阻力非常大。并且从自由 液面图可W看出母船的波高相比于其他船型没有明显变化，但是波的扩散范围相较于其他 船型要广得多，由于船行波的能量高低直接体现为兴波阻力的大小，所W母船的兴波阻力 也较大。
[0080] 前缘引流技术通过降低首尾压力差W及减小压力面积降低粘压阻力，但是由于其 前端不是明显的流线形状，所W波幅较大的区域非常大，直接导致兴波阻力有明显提高，但 是由于在低速情况下粘压阻力在剩余阻力中占据主导地位，所W总体剩余阻力还是有所降 低。
[0081] 通过垂直腊压力云图可W看出垂直腊船型船首压力比较高，运和本发明在组合减 阻方案机理阐释当中的说明是一致的，即垂直腊虽然可W明显降低兴波阻力，但是其粘压 阻力会有明显增大，所W本发明才会通过再加装前缘引流装置减小粘压阻力W达到更好的 减阻效果。
[0082] 参见图5a、5b、5c和5山通过对组合减阻船型的云图分析发现，兴波阻力受到前缘 引流的影响略有增大，但是其粘压阻力有明显减小，所W在总体上呈现出剩余阻力减小。
[0083] 通过对模拟结果的分析可W得到组合减阻船型的减阻原理：垂直腊可W降低兴波 阻力，但是粘压阻力却明显提升；而前缘引流正可W降低首尾压力差W减小粘压阻力，并且 其带来的兴波阻力略微增大的影响相比于粘压阻力减小的影响要小，所W