1.选题背景与研究意义

1.1选题背景

航运业是综合交通运输体系的重要组成部分，联合国贸易和发展会议发表的《2013世界 海运回顾》报告显示，2012 年全球海上贸易总 量约为92亿t，全球货物流动80%以上的市场份额是通过海上运输进行的。就我国而言，已发展成为世界重要的航运大国。目前，我国海运船队总规模达到1.15亿载重吨，列世界第四位。根据交通运输部《2013中国航运发展报告》，2013年全国完成水路客运量2.35亿人，旅客周转量68.33 亿人千米；全国完成水路货运量55.98亿t、货物周转量79435.65亿吨千米，按可比口径比上年分别增长10.4%和4.8%。与陆运和航空运输相比，水路运输在经济性、安全性和环保性方面拥有巨大的优势。船舶在水路运输、海洋开发和国防建设等 方面具有重要作用，船舶的安全、可靠运行为水路运输、海洋开发和国防建设提供了保障。

然而气候变化、全球变暖给全球带来了日益严峻的环境压力，对船舶及航运业的节能、减排、降耗等提出了更高的要求。据统计，摩擦消耗了世界一次能源的1/3以上，磨损导致了约 60％的机械材料损耗。绿色、高效、节能已成为船舶发展的目标。研究表明，流体介质中摩擦阻力分别与速度成平方关系，与推进功率成立方关系，提高船舶航速的代价涉及高能耗与高排放。2006 年，中国工程院启动了“摩擦学科学与工程应用现状和发展战略研究”咨询项目。根据对冶金、能源化工、铁道机车、 汽车、航空航天、船舶、军事装备、农业装备八个领域的调查，2006年我国摩擦磨损方面造成的损失约占国民经济总值的4.5%，其中船舶机械中70%左右的失效与其内部摩擦磨损有关。流体与船舶表面之间的阻力也同样占据很大的比例。因此，研究船舶表面减阻的技术十分重要^[1-2]。

1.2研究意义

我们通过研究多种船体表面减阻技术来减少流体介质对船体的阻力，可以适应于多种不同特性船舶的减阻需求，从而减少能源的不必要的消耗，以达到绿色船舶的理念。同时研究船舶减阻技术由于减少了能源的消耗也是促进了航运业的发展，更是促进了水路运输业的进程。我们想通过本次的研究学习找出未来的船舶的减阻方案，为船舶减阻提出关键性意见。

2.国内外研究动态

周明刚等设计出来一种具有凸包非光滑表面的船壳。利用有限元方法对凸包非光滑表面船壳在水田泥介质中进行数值仿真研究，发现凸包非光滑表面船壳有较好的减阻效果，凸包结构改变流体对船壳的粘性剪应力是其产生减阻特性的重要原因。该设计得到了减阻率达到9.33%的较好减阻效果^[3]。