目的及意义

l 研究背景

本论文主要涉及双体海监指挥船型线设计及阻力性能预报，双体船具有甲板面积大、兴波小、稳性好、操纵性好等优点^[1]，是近几十年来发展最快的高性能船舶，现已广泛用于军用和民用船舶。海监船是我国海洋执法的代表和专业队伍。中国海监总队作为中国海警局的海上执法单位，依照国家海洋相关法规，时刻巡视国家海域，打击一切危害国家海洋安全的行为^[2]。海监船的执法范围主要在中国近海区域，但需要其具有较高的机动性能，能迅速的完成巡逻、追击、抓捕甚至作战要求。因此，双体船的性能特点能满足海监船的作业要求。

l 研究意义

双体船由两个独立片体组成，其湿表面积较相同排水量的单体船大，因而摩擦阻力相对较大，因此，双体船的型线设计，尤其是横剖面的型线设计合理与否，将影响双体船的摩擦阻力。另外高速双体船除了每个片体的首尾横波产生相互干扰外，两个片体的横波在片体之间也产生有利和不利干扰，是双体船兴波阻力小于或者大于两个单片体兴波阻力之和^[3]。高速双体船航速较高，船型特征不同于普通排水型单体船，现有阻力估算方法有待改进，其阻力性能的数值及试验研究有待进一步探讨。论文针对具体船型设计任务，完成双体海监指挥船型线设计；在此基础上通过数值模拟预报双体船的阻力性能；并基于数值模拟讨论设计航速下片体间距对船舶阻力的影响规律。

l 国内外研究现状

1988年，汪诚仪^[4]对圆舭、尖舭、不对称横剖面三种不同的双体船进行船模阻力实验，提出了把双体船片体间波系干扰分为横波干扰和散波干扰的分析方法，总结了间距比、傅汝德数和船型对其阻力变化规律；

1992年Insel和Molland以Wigley^[5]船和NPL系列船为双体船的片体，对总阻力、升沉、纵倾进行测量，并进行波形分析，探讨片体干扰对兴波阻力及粘性阻力的影响；

2005年，邹早建^[6]等应用船舶计算流体动力学 (CFD)技术并结合传统的阻力估算方法 ,开发了一个 SWATH船型阻力数值预报集成软件系统。将该系统应用于 SWATH船型算例 ,在不同的航速下计算得到了各阻力系数、总阻力和有效功率。将计算结果和模型试验结果进行了比较 ,证明了所开发的阻力预报系统的实用性和有效性；

2014年，周翀剑^[7]等人利用FLUENT、Star-CCM 和SHIPFLOW计算一艘550t高速双体船的总阻力，并与试验结果进行对比，选择出更适合高速双体船的预报方法，综合考虑了自由表面的非线性、水的粘性以及船体复杂的三维曲面，可以捕捉到准确的自由面形状；

2015年，邓芳等^[8]人研究了基于船体阻力性能优化的双体船数字化设计方法。优化选取适宜菱形系数Cp和宽度吃水比B/T，运用Ｍaxsruf建立双体船片体模型，并运用Ｈullspeed细长体理论分析不同片体中心距Ｋ/B 及长宽比Ｌ/B下的双体船阻力，得出兴波阻力及其干扰因子变化规律；

2015年，TeresaCastiglione^[9]等人利用数值分析双体船单个片体产生的波浪之间的相互干扰现象。主要分析傅汝德数、片体间的距离对双体船阻力、升沉和纵倾的影响。URANS求解器CFDShip-IowaV.4进行求解，用来评估双船体船舶用URANS方法对阻力、升沉和纵倾的预测能力，并且对全局变量和局部变量进行了验证和验证研究；

2016年，周广利^[10]等人基于六自由度求解 RANS 方程进行了三体船模型在自由和约束状态下的数值模拟，在0.3＜Fn＜0.6的范围内对处于自由和约束状态下的模型流场相关细节进行了分析。分析了自由和约束状态下模型阻力产生差别的原因。