高速排水型海警船耐波性数值模拟和实海域性能评估文献综述
2020-04-23 19:55:00
1.1海警船的定义和作业任务
中国海警船为中华人民共和国海警局海上执法船只,执法巡察中国四海,配备有自卫武器,进行海上维权和综合执法工作,主要职责包括管护海上边界,防范打击海上违法犯罪活动,维护国家海上安全和治安秩序,是我国海警海上巡航、执法以及捍卫国家主权的必要装备。
1.2 海警船发展历程和研究意义
在2009年之前,中国的执法船在质量和数量方面都还明显落后于其他国家,当时拥有的执法船分散在海监总队、渔政局、海事局、海警部队、缉私局。2013年3月14日第十二届全国人大第一次会议通过法案将执法船进行整合。近年随着海警船大力发展,我国海警船已初具规模,船舶数量和吨位具备优势,但其中多数船舶均由原民用船舶标准建造,普遍存在航速较低、强度较弱的问题,在性能上仍与他国差距很大。
近年来,围绕我国海洋岛礁的主权归属及部分海域的管辖权形成多方争端局面,在海洋强国战略背景下,发展性能更优良的海警船型,加强海上执法力度,巩固我国领海安全是极为重要的。良好的耐波性设计保证了船舶运营的安全性同时也可为船舶的营运带来巨大的经济利益。因此,综合利用理论计算结果与试验结果得到大型水面舰船运动预估公式,对相似船型的船舶在设计初始阶段的耐波性能进行设计是非常有意义的[1]。
1.3研究现状
在海警船的船型方面,赵瑞嘉[2]等利用回归分析法对基于任务要求的海警船船型论证,研究了海警船的主尺度选择方法;刘飞[3]等也通过回归分析建立数学模型研究了渔政船和海监船主尺度变化的规律。杨蕖[4]等利用逐步回归方法分析了海警船总吨位与主尺度的关系并进行了验证。高成南[5]等通过层次分析法对基于证据推理的大型海警船进行船型选择,得到了海警船船型的确定方法。MKBabadi[6]等研究了船型系数对耐波性的影响,得到了船舶主尺度及船型系数等变化对耐波性产生的影响。项久洋[7]等研究了基于主要船型参数变换船型的方法,通过船型参数控制变换,阐述了船型变换的基本原理。
在海域波浪的资料统计方面,1984年Bale整理了北太平洋的资料,1986年H.HogbenL.F.DaCunhaamp;N.H.Oliverd的OWS及GWS的全球海域海浪统计资料[8]。雷方辉[9]等完成对南海海浪谱的选型研究,表明简化JONSWAP在南海具有较好的适用性。
在船舶的建模方面,较为广泛的采用基于母型船的船舶建模方法。近年来,也有新型的设计方法,可在缺少母型船资料的情况下依据形状参数或能量优化得到的设计参数得到主要型线并完成船体建模。张弛[10]等研究了基于参数法的船型生成方法,管官[11]等建立了基于能量优化法的船型快速设计方法。
在波浪预报方面,基于均匀不可压缩无粘无旋理想势流假设的预报理论主要有三维理论、切片理论等。其中切片理论应用较为广泛,Korvin Kroukovskyr通过将细长理论应用到船舶运动理论中得到著名的切片理论。随着Faltinsen等通过分布奇点法解决了三维频域的困难,Finkelstein等通过格林函数建立了求解时域流场的理论基础。现代科技进步计算机的发展使得更多的预报方法成为可能。Skejic[12]等通过CFD技术研究了船舶耐波性的三维砰击和甲板上浪。Abderabi Mohammed[13]利用MAXSURF软件进行了水面舰船的耐波性综合评估。