附加阻力
關注創建者：姜講蔣醬 創建時間：2023-03-16
附加阻力的實例教程
仿真目的
從船舶的推進性能以及節能出發，最近積極開發的節能附加裝置研究中，模型船的水槽實驗起到了重要的作用。本研究中，利用CFD 仿真，以船尾縱向渦旋（對預測推進性能有重要意義）顯著出現的鈍頭船為對象，利用SC/Tetra 進行水槽實驗拖曳狀態的仿真。在這個基礎上，進一步利用重合網格的功能，考察了節能附加裝置對削減阻力的效果。
Motions 7可以幫助設計人員快速準確地評估船舶的附加阻力和fw(氣象因子)。
選取標模KVLCC2，首先驗證總阻力和收到功率仿真計算的準確性：
驗證附加阻力仿真計算的準確性：
計算在不同航速、不同來浪角度的附加阻力：
結合波浪能量譜分析：
根據不同航速和來浪角度的增阻結果，得到最壞情況：
得到在五級海況，風力蒲氏6級的工況下的收到功率，與靜水收到功率比較，得到氣象因子fw為0.88。并與資料庫中的fw對比，最終結果可靠。
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文章來源：天洑CAE技術源
展開 由于沒有對推進系統進行任何改動，因此保持較低的附加阻力是必不可少的，這樣可以使得原始 12 節設計速度下的速度損失被降至最低。
流動體幾何
因此，為了避免額外的阻力，DEKC Maritime 公司圍繞樁腳設計了流線型流動體，并將這些流動體的設計和舷側支撐的設計結合起來。下面顯示的是原始布置（帶有藍色樁腳），沒有流動體的新布置（帶有綠色樁腳），以及有流動體的最終布置（流動體以紅色顯示）。
原始布置（左），沒有流動體的新布置（中）和最終布置（右）
使用 CAESES 進行舷側支撐和流動體幾何的設計。廣泛地使用 CAESES 的內置工具（如f-splines 和 meta-surfaces）用于創建幾何圖形，并根據需要編寫附加功能。最終的幾何形狀由現有的船體形狀和一些關鍵設計參數定義。隨后，這些設計參數被施加約束，以求得到既能提供最小阻力又能滿足施工要求的設計。
流動分析（CFD）
為了評估并且降低升級對船舶阻力和推進的影響，DEKC Maritime 公司建立了一套初步的設想，并在 FINE / Marine 中對這些設想進行了分析。這使得最有可能的設計參數能夠被確定可用于更廣泛的優化分析。在這個步驟中，舷側支撐的幾何形狀是專門為盡可能減少波浪阻力而設計的。
圍繞原始布置和船舶最終升級布置的波形圖
自動化形狀優化
使用 CAESES 的軟件連接功能以自動的方式與 FINE / Marine 進行交互，同時調用 CAESES 的內置優化程序進行詳細優化。
展開 受到全球持續疫情的影響，我們全球很多重要合作伙伴紛紛采取在家辦公的方式應對，我們重要合作伙伴HydroComp公司在近期推出了一系列的網絡研討會，這次我們挑選2期精彩內容做相應回顧，后續也會持續跟蹤并分享：
Waterjets in NavCad：data,settings, and calcs NavCad如何使用噴水推進器進行數據輸入，設置和計算
Pushboats and propellers頂推船和螺旋槳
如何使用噴水推進器進行數據輸入，設置和計算
NavCad主要提供船舶阻力預測及推進系統的分析選型，包括螺旋槳、主機、傳動設備等。主要功能包括船體阻力計算、附加阻力計算、圖譜法螺旋槳選型、船槳相互作用、船舶多工況下油耗分析、船舶加速分析、噪音空泡以及淺水等補充分析。
NavCad支持多種類型的推進裝置，例如螺旋槳，導管槳，噴水推進，對轉槳等等。噴水推進，在推進評估過程中，我們需要找到推進器與船體的匹配關系，與螺旋槳sizing途徑有些區別，在常規propeller sizing 中我們需要找到合適的螺旋槳直徑，螺距，盤面比等參數，waterjet 需要通過廠家提供的性能曲線來進行匹配和評估。
通過常規的噴水推進曲線圖進行waterjet的特征輸入：
本次網絡研討會中詳細的介紹了如何使用waterjet進行推進評估，如何輸入waterjet特征參數，如何進行計算參數的設定。最后，還邀請到了芬蘭的waterjet廠家進行遠程連線，分享經驗。
展開 一個萌新小白的NavCad使用體驗報告：
通常剛剛接觸一款軟件首先需要對該軟件有一個整體的認識，了解軟件的特性，下面是軟件的初步介紹：
開發于1987年的NavCad是HydroComp的旗艦產品, 主要提供船舶阻力預測及推進系統的分析選型，包括螺旋槳、主機、傳動設備等。主要功能包括船體阻力計算、附加阻力計算、圖譜法螺旋槳選型、船槳相互作用、船舶多工況下油耗分析、船舶加速分析、噪音空泡以及淺水等補充分析。
NavCad適用于常規貨船、滑行艇、駁船、雙體船等各種船型，圖譜槳支持所有常見的系列槳，如B、MAU系列。除此以外還支持導管槳，高速艇用槳以及半浸槳、噴水推進器等特種推進器。
筆者作為NavCad 新手，主要需要從以下幾點考慮：
? 軟件的功能
? 軟件的適用范圍
? 軟件對于設計效率的提升，軟件的適用難度
? 軟件計算預報的準確度
軟件功能與適用范圍不用多說，前面做了介紹，筆者比較關心的就是軟件的效率與預報準確性，下面選取了幾個船型例子進行測試：
船型選擇
某4萬左右DWT成品油船/化學品船， 6萬左右DWT散貨船，3萬左右DWT 散貨船，5萬左右DWT 散貨船，5000TEU左右集裝箱以及某滾裝船。
主要選擇盡量涵蓋3大主要船型以及近期市場比較火熱的船型，具有比較與統計意義，這些船型都由是國內外著名設計單位設計，在市場上活躍度很高的船型。
對比測試的內容
快速性預報-船舶自航預報結果與水池試驗，主要是總阻力系數Ct，有效功率PE以及螺旋槳收到功率PD，同時船舶試驗單位也盡量涵蓋包括HSVA,MARINE,SSPA,702等國內外著名水池。
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界面熱阻是熱流通過兩相接觸界面時產生的附加熱流阻力，它在復合材料的整體傳熱能力中起主導作用。界面熱阻的研究主要基于連續介質理論和原子理論。
但是，由于網格引起附加阻力，導致風機效率略有降低。
（8）加裝消 音器。對于有管道的風機系統，可以在管道中加裝消 音器，以消除或降低風機中的旋轉噪聲或者部分寬頻噪聲。
（9）基于被動噪聲控制中的共振式吸聲原理，利用穿孔板來達到降噪的目的。根據這個原理，考慮在散熱風扇的葉片上打孔，改變氣流的流向，形成等效聲容，減小噪聲。
當高速動車組經過長大坡道時，上坡道的附加阻力會使得列車的運行速度降低，而下坡道的巨大慣性則可能引發列車超速，因此長大坡道上列車運行速度受限。
MOTIONS模塊是SHIPFLOW軟件自6.0版本添加的船舶運動分析專用模塊，可用于計算船舶在規則波和不規則波中的運動和附加阻力，也包括在靜水中的阻力、升沉和縱搖。
Motions 7可以幫助設計人員快速準確地評估船舶的附加阻力和fw(氣象因子)。
使用適當黏度的機油，機油黏度過低，則油膜容易損壞而產生零件卡住現象;黏度過高，則將產生零件移動的附加阻力致使發動機啟動困難，功率損失增加。因此更換機油時，盡可能參閱駕駛員手冊上廠商建議使用的黏度。
1)根據氣候選用機油
環境溫度較低時，選用黏度較小的機油，便于發動機啟動。
缺點：電刷換向，速度限制，附加阻力，產生磨損微粒（無塵易爆環境不宜）
2）交流伺服電機的優點和缺點
優點：速度控制特性良好，在整個速度區內可實現平滑控制，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發熱少，高速控制，高精確度位置控制（取決于編碼器精度），額定運行區域內，可實現恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨損，免維護（適用于無塵、易爆環境）。
在這個基礎上，進一步利用重合網格的功能，考察了節能附加裝置對削減阻力的效果。
主要功能包括船體阻力計算、附加阻力計算、圖譜法螺旋槳選型、船槳相互作用、船舶多工況下油耗分析、船舶加速分析、噪音空泡以及淺水等補充分析。
NavCad支持多種類型的推進裝置，例如螺旋槳，導管槳，噴水推進，對轉槳等等。
MOTIONS模塊是SHIPFLOW軟件自6.0版本添加的船舶運動分析專用模塊，可用于計算船舶在規則波和不規則波中的運動和附加阻力，也包括在靜水中的阻力、升沉和縱搖。
高效的求解方法
耐波性數據求解可以通過多種不同程度的近似方法獲取，不同求解方法在復雜性、計算時間及計算精度上都有所差異。
