鄒 勁 韓曉坤 張?jiān)獎(jiǎng)?姬鵬輝

（哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院 哈爾濱150001）

倒V型槽道滑行艇船型的水動(dòng)力性能研究

鄒 勁 韓曉坤 張?jiān)獎(jiǎng)?姬鵬輝

（哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院 哈爾濱150001）

考慮到高速航行時(shí)常規(guī)雙體滑行艇阻力較大且艇體興波嚴(yán)重，以及三體滑行艇獨(dú)特船型所帶來(lái)的優(yōu)異快速性和興波小等優(yōu)良水動(dòng)力性能，文章借鑒三體滑行艇的工作原理并應(yīng)用于雙體滑行艇，創(chuàng)新性提出倒V型槽道滑行艇的概念，并進(jìn)行艇型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和CFD水動(dòng)力分析。模擬計(jì)算結(jié)果表明該艇型具有高航速時(shí)阻力增加緩慢和縱傾角變化平緩等優(yōu)點(diǎn)。

倒V型槽道滑行艇；艇型結(jié)構(gòu)；數(shù)值模擬；水動(dòng)力性能

引 言

隨著世界經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，高速水路運(yùn)輸需求與日俱增，其中雙體滑行艇具有的眾多優(yōu)點(diǎn)，受到社會(huì)各界的重視和廣泛應(yīng)用［1］。為研究和提高雙體滑行艇的性能，國(guó)內(nèi)外有關(guān)單位進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)試驗(yàn)和實(shí)船研制工作。

國(guó)外雙體滑行艇發(fā)展較早，世界上第一艘雙體滑行艇是由英國(guó)的Cougar公司在20世紀(jì)70年代首先研制成功，相比于常規(guī)滑行艇，較大幅度地拓寬了航行區(qū)域［2］；根據(jù)“超臨界航行”的工作原理，美國(guó)P·R·Payne教授提出一種雙體超臨界滑行艇方案“Wavestrider”［3］，據(jù)稱(chēng)該雙體滑行艇可在五級(jí)海況下達(dá)到最高航速80 kn；伊朗的SELF·M·S等人通過(guò)水池模型試驗(yàn)對(duì)比了在高傅氏數(shù)條件下單體滑行艇和雙體滑行艇的阻力性能，試驗(yàn)結(jié)果表明：在高傅氏數(shù)的條件下，雙體滑行艇具有更加優(yōu)異的阻力性能和縱向穩(wěn)定性［4］。

國(guó)內(nèi)對(duì)雙體滑行艇的研究起始于20世紀(jì)80年代。中國(guó)人民解放軍總后勤部車(chē)船研究所在1992年成功研發(fā)國(guó)內(nèi)第一條沿海高速雙體槽道艇“海豹號(hào)”，隨后，總后勤部軍事交通運(yùn)輸研究所劉謙［5-8］等人采用水池模型試驗(yàn)法詳細(xì)研究了雙體滑行艇的主尺度、艇體線(xiàn)型以及槽道參數(shù)對(duì)其水動(dòng)力性能的影響，并成功提出適合我國(guó)江域與海域狀況的長(zhǎng)城系列雙體滑行艇；另外，哈爾濱工程大學(xué)的趙連恩、蘇永昌［9-10］也多次開(kāi)展雙體滑行艇和槽道水翼艇的模型試驗(yàn)研究；大連理工大學(xué)的遲云鵬等人［11-12］通過(guò)模型試驗(yàn)詳細(xì)研究高速槽道艇的阻力及耐波性能；針對(duì)滑行艇耐波性差的問(wèn)題，海軍工程大學(xué)的董祖舜等人提出超臨界雙體滑行艇的概念，從作用原理上解釋滑行艇進(jìn)入“超臨界”航行狀態(tài)的途徑［13］。

近年來(lái)，三體滑行艇憑借其優(yōu)良的航行性能，開(kāi)始受到航運(yùn)界和各國(guó)海軍的重視，國(guó)內(nèi)對(duì)三體滑行艇的研究也加快步伐并取得階段性成果。如哈爾濱工程大學(xué)的鄒勁及其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)陸續(xù)發(fā)表一些關(guān)于三體滑行艇的阻力、耐波性、穩(wěn)定性等文章。其中，王慶旭等人已通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)和CFD模擬等方法證明中高速階段三體滑行艇相對(duì)于雙體滑行艇的阻力和耐波性等優(yōu)勢(shì)［14］。本文正是依據(jù)常規(guī)雙體滑行艇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和三體滑行艇的工作原理，提出一種全新的滑行艇型——倒V型槽道滑行艇，其兩個(gè)片體的滑行面為內(nèi)傾式、槽道橫剖面形狀為橢圓形，如果具有優(yōu)良的水動(dòng)力性能，將有望在某些場(chǎng)合簡(jiǎn)化并替代艇型相對(duì)復(fù)雜的三體滑行艇，因而有必要對(duì)其滑行機(jī)理和水動(dòng)力特性尤其是阻力性能進(jìn)行深入的研究與分析，以期為本船型的后續(xù)研究工作提供理論參考。

1 倒V型槽道滑行艇艇型介紹

倒V型槽道滑行艇是依據(jù)普通雙體滑行艇艇型結(jié)構(gòu)和三體滑行艇的水動(dòng)力原理而設(shè)計(jì)完成的新型槽道艇型，其充分的吸收了普通雙體滑行艇艇型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和三體滑行艇高速滑行時(shí)阻力小，興波小的優(yōu)點(diǎn)。如圖1倒V型槽道滑行艇在外形結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：

圖1 倒V型槽道滑行艇結(jié)構(gòu)圖

（1）內(nèi)傾式滑行面的側(cè)片體。倒V型艇的主體結(jié)構(gòu)為具有內(nèi)傾式滑行面的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)側(cè)片體，滑行面整體呈倒V型，側(cè)片體舷側(cè)則近似直壁，并增設(shè)折角線(xiàn)，滑行面在靠近槽道的一側(cè)也設(shè)置折角邊以改變水流方向從而減少水流對(duì)槽道的沖擊，同時(shí)也有利于槽道內(nèi)氣旋的形成。

（2）橢圓形槽道。兩個(gè)側(cè)片體間由一個(gè)橫剖面近似為橢圓形的槽道連接，即頂部為平直段，兩側(cè)采用圓弧過(guò)渡；在縱向上槽道寬度由尾部向首部逐漸擴(kuò)大，在船首形成喇叭狀開(kāi)口以增加槽道的進(jìn)氣量。

本文中倒V型槽道滑行艇計(jì)算模型的船長(zhǎng)為2.5 m、型寬為0.79 m、型深為0.35 m，其中槽道的寬度為0.22 m、單側(cè)片體滑行面的寬度為0.21 m、舷側(cè)折角邊的寬度為0.02 m。模型排水量為130 kg，重心在（0.85 m、0 m、0.22 m）處。

2 數(shù)值計(jì)算方法

2.1 控制方程

不可壓縮牛頓流體的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足連續(xù)性方程和動(dòng)量守恒方程：

式中：μi和μj為速度分量的時(shí)均值（i，j=1，2，3）；p為壓力的時(shí)均值，ρ為動(dòng)力粘性系數(shù)；為動(dòng)量方程的廣義源項(xiàng)。

2.2 湍流模型

SSTk-ω湍流模型綜合標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ω湍流模型的優(yōu)點(diǎn)，能夠在精確反映實(shí)際流動(dòng)狀態(tài)的基礎(chǔ)上同時(shí)具有良好的計(jì)算穩(wěn)定性和收斂性。SSTk-ω湍流模型十分適合高速滑行艇水動(dòng)力求解計(jì)算，因此本文的CFD模擬方案選擇該湍流模型。

2.3 自由液面處理

自由表面問(wèn)題的處理實(shí)際上就是追蹤空氣和水兩種介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)界面。在船舶領(lǐng)域以VOF法最為常用，其基本思想是在網(wǎng)格中定義不同流體的體積函數(shù)F，F(xiàn)函數(shù)被定義為在控制體積內(nèi)對(duì)流體的體積進(jìn)行積分，根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)含有的某種流體的體積量來(lái)定義該網(wǎng)格處流體體積函數(shù)的值，從而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)界面的捕捉。具體而言，當(dāng)一個(gè)單元為空（即沒(méi)有指定相流體）時(shí)F的值為0，而當(dāng)單元格內(nèi)存在兩相交界面時(shí)F值的大小則滿(mǎn)足0＜F＜1。F函數(shù)滿(mǎn)足以下方程式：

3 網(wǎng)格劃分及精度驗(yàn)證

倒V型槽道滑行艇作為最新提出的一種艇型，因出現(xiàn)時(shí)間短而導(dǎo)致理論和實(shí)驗(yàn)研究的資料都極其匱乏。綜合考慮我們選擇艇型結(jié)構(gòu)和水動(dòng)力作用原理相似的三體滑行艇作為本論文的CFD驗(yàn)證的模型，以最大程度保證CFD計(jì)算方案的通用性。試驗(yàn)所用的三體滑行艇模型如圖2所示：船模總長(zhǎng)為2.5 m、寬為0.87 m、型深0.31 m、重心位置在（0.75 m、0 m、0.22 m）處，排水量為130 kg。

圖2 船模三維模型

本試驗(yàn)是在中航工業(yè)605研究所高速試驗(yàn)水池完成的，下文將參照試驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析。

3.1 計(jì)算域建立

由于滑行艇左右對(duì)稱(chēng)，為提高計(jì)算效率，本文采用單側(cè)模型計(jì)算。流體域?yàn)橐婚L(zhǎng)方體，因滑行艇周?chē)妥杂梢好娓浇木W(wǎng)格尺寸對(duì)計(jì)算的精度具有明顯影響，故本文在艇體周?chē)退€(xiàn)面附近設(shè)置兩個(gè)加密區(qū)以更精確地捕捉自由液面和艇體周?chē)牧鲌?chǎng)細(xì)節(jié)。流場(chǎng)域的具體尺寸大小和邊界條件設(shè)置見(jiàn)下頁(yè)圖3。

3.2 網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格劃分是整個(gè)CFD模擬中人工干預(yù)最多的環(huán)節(jié)，因此尋找一套適合槽道滑行艇水動(dòng)力計(jì)算的網(wǎng)格劃分方案，是本文的一項(xiàng)重要工作。

圖3 流場(chǎng)域及邊界條件的設(shè)置

本文的網(wǎng)格劃分采用Star-ccm+軟件自帶的網(wǎng)格劃分工具，網(wǎng)格類(lèi)型為現(xiàn)在流行的切割體網(wǎng)格。對(duì)于兩個(gè)加密區(qū)網(wǎng)格尺寸設(shè)置如下：船體周?chē)用軈^(qū)采用各向同性加密原則，網(wǎng)格大小設(shè)置為6‰L；自由液面附近加密區(qū)采用各向異性加密原則，網(wǎng)格尺寸在x、y方向設(shè)置為20‰，在z方向上設(shè)置為10‰。下面重點(diǎn)討論船體表面網(wǎng)格和近壁面網(wǎng)格的劃分。

3.2.1 船體表面網(wǎng)格的劃分

對(duì)計(jì)算的船模表面網(wǎng)格尺寸分別取為4‰L、6‰L、8‰L、10‰L并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，表1為不同情況下的計(jì)算結(jié)果及與試驗(yàn)值的對(duì)比。

通過(guò)對(duì)比可以看出，不同的船體表面網(wǎng)格尺寸對(duì)滑行艇阻力計(jì)算精度的影響比較明顯。當(dāng)網(wǎng)格尺寸取為4‰L時(shí)，由于舍入誤差累積的影響，其計(jì)算的精度反而不是最優(yōu)的；當(dāng)采用10‰L的網(wǎng)格尺寸時(shí)，由于網(wǎng)格較粗，對(duì)三體滑行艇難以做到比較精確的貼體，阻力計(jì)算的誤差比較大；當(dāng)網(wǎng)格尺寸取為6‰L和8‰L時(shí)，計(jì)算精度相近，且都滿(mǎn)足工程需要。因此，本文將船體表面網(wǎng)格尺寸設(shè)置為6‰L對(duì)船體表面進(jìn)行劃分。

3.2.2 近壁面處網(wǎng)格的劃分

定義船體表面第一層網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的厚度以無(wú)因次參數(shù)y+表示，對(duì)于y+的取值，有研究指出，y+范圍應(yīng)在30≤y+≤200［15］。本文y+取為50、100、200三種情況進(jìn)行探究。

表1 不同船體網(wǎng)格尺寸結(jié)果分析

表2 不同y+條件下計(jì)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果可以看出，y+的取值對(duì)帶有槽道的滑行艇阻力計(jì)算精度的影響非常大。在半滑行狀態(tài)，y+取為200時(shí)計(jì)算的精度最高，取為50時(shí)誤差很大，已經(jīng)不滿(mǎn)足工程精度的要求；在滑行狀態(tài)，隨著y+的減少，計(jì)算精度不斷提高。因此，本文在半滑行狀態(tài)計(jì)算中y+取為200，在滑行狀態(tài)y+取為100，在超高速階段y+取為50。

依據(jù)以上提出的網(wǎng)格劃分方案對(duì)流體域進(jìn)行離散，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖4所示。計(jì)算所得的阻力、縱傾與試驗(yàn)值的比較分別如圖5所示。

從阻力曲線(xiàn)圖上可以看出，在全速度范圍內(nèi)計(jì)算值和試驗(yàn)值整體趨勢(shì)相同，數(shù)值吻合性良好，其中阻力值最大誤差出現(xiàn)在Fr▽=5.46處、誤差為6.5%，最小誤差出現(xiàn)在Fr▽=2.73處、誤差為3.6%，計(jì)算誤差滿(mǎn)足本文研究的需要。

由縱傾曲線(xiàn)可以看到，艇體傾角計(jì)算值與試驗(yàn)值整體趨勢(shì)相同，計(jì)算精度良好。

圖4 網(wǎng)格劃分

圖5 試驗(yàn)值與計(jì)算值比較

4 倒V型槽道滑行艇水動(dòng)力特性

為更好地分析倒V型槽道滑行艇的水動(dòng)力特性，本節(jié)采用上文經(jīng)過(guò)精度驗(yàn)證的CFD計(jì)算方案對(duì)該艇進(jìn)行全速度段的計(jì)算，提取并分析部分水動(dòng)力參數(shù)隨速度的變化規(guī)律。

4.1 阻力特性

如圖6所示，倒V型槽道滑行艇在全速度段內(nèi)（本文中速度范圍為0.9≤Fr▽≤5.83）只有一個(gè)阻力峰值R=116.8N，出現(xiàn)在Fr▽=1.82處，艇體在越過(guò)阻力峰后阻力迅速下降并在Fr▽=3.64處取得極小值R=81.1 N，此后隨著航速的增加，艇體阻力平緩增長(zhǎng)，在最大速度Fr▽=5.83處，阻力值為97.3 N，相比于極小值僅增加了16%，且明顯小于低速航行階段出現(xiàn)的阻力峰值。由阻力曲線(xiàn)的中后段可知（Fr▽≥3.59），倒V型槽道滑行艇阻力值隨航速的增加雖保持著一定的增長(zhǎng)趨勢(shì)但增加幅度較低，阻力曲線(xiàn)平坦，即：高航速時(shí)，阻力增加平緩。

圖6 阻力隨速度的變化曲線(xiàn)

4.2 艇體縱傾隨速度的變化規(guī)律

由圖7可知，當(dāng)航速為Fr▽= 0.9時(shí)，滑行艇處在排水航行階段，此時(shí)縱傾角較小僅為3.83°，艇體主要依靠靜浮力支持，與 一般的排水型船舶的航行姿態(tài)相似。隨著航速的提高，滑行艇進(jìn)入過(guò)渡航行階段，艇體姿態(tài)發(fā)生劇烈改變，縱傾角先急劇增大并在Fr▽=1.8處達(dá)到整個(gè)速度段的最大縱傾值8.96°，然后艇體縱傾又快速減小。當(dāng)滑行艇進(jìn)入到相對(duì)穩(wěn)定的滑行階段后，隨著航速增加，艇體的縱傾角雖仍保持著單調(diào)變小的趨勢(shì)，但變化平緩，艇體的縱傾逐漸接近于靜浮狀態(tài)。

圖7 縱傾角隨速度變化曲線(xiàn)

4.3 槽道動(dòng)升力特性

槽道滑行艇與單體滑行艇的最大區(qū)別在于，由于存在槽道升力，改變了艇體的航行姿態(tài)進(jìn)而影響到滑行艇的水動(dòng)力性能。當(dāng)?shù)筕型滑行艇以Fr▽<1的航速航行時(shí)，是處于排水航行階段，艇體姿態(tài)與靜浮時(shí)相差不大，兩片體興波非常小，槽道沒(méi)有完全浸沒(méi)在水中，其頂端處于貫通狀態(tài)。此時(shí)，艇體重力幾乎全部由艇體的靜浮力提供，槽道內(nèi)的流體動(dòng)升力所占比重非常小，可忽略不計(jì)。

圖8 槽道中剖面氣液分布圖（Fr▽=0.9）

當(dāng)?shù)筕型槽道艇剛進(jìn)入到半滑行階段（Fr▽=1.35），艇體具有較大的縱傾值和吃水。此時(shí)，槽道中部首先與自由液面接觸形成一個(gè)壓力集中區(qū)域，其后在槽道的泄流段槽道頂部再次與水面接觸形成另一個(gè)壓力集中區(qū)域由于槽道內(nèi)興波幅度較小，水流速度較低，這兩個(gè)壓力區(qū)域的壓力值均較小，如圖9所示。此外，由艇首引入的空氣在槽道內(nèi)水流的擠壓下從艇體兩側(cè)和首部大量溢出，槽道內(nèi)氣體被擠壓的程度較小，由此引起的槽道氣動(dòng)升力也非常小。這兩方面因素導(dǎo)致此時(shí)槽道垂向升力非常小。隨著航速的提升，槽道內(nèi)由兩片體引起的興波幅度逐漸增加，槽道壁面受到興波的拍打程度逐漸增加，因此槽道內(nèi)由興波引起的垂向升力逐漸增加。與此同時(shí)，槽道內(nèi)空氣引入量也逐漸增加，槽道內(nèi)水密部分逐漸后移，氣體所占區(qū)域逐漸增加，氣體被擠壓的程度也不斷增加，因此由氣體提供的垂向升力也逐漸增大，從而槽道的垂向升力不斷增加。

圖9 槽道中剖面氣液分布圖（Fr▽=1.35）

當(dāng)航速提高到Fr▽= 4.04時(shí)，槽道內(nèi)的氣液分布達(dá)到臨界狀態(tài)，槽道內(nèi)的興波波面后移至槽道末端，但仍提供較大水動(dòng)升力，整個(gè)槽道內(nèi)部被氣體所填充，槽道所受的氣動(dòng)升力達(dá)到最大，因此槽道升力也達(dá)到最大值。當(dāng)航速再一步提升，滑行艇進(jìn)入到超高速滑行階段，槽道被氣體貫通，槽道尾部的泄流量不斷增加，槽道內(nèi)興波波面已完全脫離槽道。此時(shí)，槽道升力雖略有減小，但變化幅度卻很小。槽道升力在全速度段的變化趨勢(shì)如圖11所示。

圖10 槽道中剖面氣液分布圖（Fr▽=4.04）

圖11 槽道升力隨速度變化規(guī)律

對(duì)于高速時(shí)倒V型槽道滑行艇槽道能夠保持較大的升力的原因分析如下：在高速航行時(shí)，槽道內(nèi)縱向高速氣流和由倒V型滑行面擠壓形成的橫向水流相互作用形成由艇首至艇尾螺旋式的高速氣旋（如圖12所示）；而橢圓型的槽道壁面能夠最大限度利用水氣混合流中的能量（動(dòng)能和壓能）來(lái)維持較大的槽道升力。

圖12 艇體橫截面矢量圖（Fr▽=5.83）

4.4 艇底壓力分布變化情況

倒V型槽道滑行艇航行過(guò)程中姿態(tài)的變化會(huì)引起艇底壓力分布的變化。當(dāng)滑行艇在排水航行階段時(shí)，其艇底壓力分布均勻，沒(méi)有明顯的壓力集中分布區(qū)域，與一般的排水型船舶的壓力分布類(lèi)似。在Fr▽=1.35時(shí)，滑行艇進(jìn)入半滑行階段，由于滑行艇處在縱傾和尾部吃水較大，造成了艇底壓力主要分布在尾部。隨著滑行艇航速的提高，艇體的吃水和縱傾逐漸變小，水流對(duì)滑行面和槽道的沖擊逐步變大，因此艇底的壓力分布主要集中在片體和槽道與自由液面接觸處。當(dāng)滑行艇進(jìn)入到滑行和超高速滑行階段，艇體吃水和縱傾都比較小，因此滑行面壓力分布比較均勻，僅在與自由液面相交處稍顯集中；另外，隨著槽道內(nèi)氣流的貫通和水汽混合氣旋的形成，槽道內(nèi)的壓力分布趨于均勻。

圖13 不同速度下的艇底壓力分布

5 結(jié) 論

倒V型槽道滑行艇是依據(jù)普通雙體滑行艇艇型結(jié)構(gòu)和三體滑行艇工作原理而提出的一種全新的艇型。模擬計(jì)算結(jié)果表明，該船型在高航速時(shí)具有隨著航速增大阻力增加緩慢、縱傾角變化平緩、能提供較大動(dòng)升力且變化平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，適合用作高速船型。本文以商業(yè)流體力學(xué)軟件Star-ccm+為工具，對(duì)倒V型槽道滑行艇的阻力性能等水動(dòng)力特性進(jìn)行了詳細(xì)研究與分析，并提供了可靠的數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)于該類(lèi)艇的水池模型實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用提供了相關(guān)技術(shù)支持，具有一定的理論參考意義和工程指導(dǎo)價(jià)值。

［ 1 ］ 蘇永昌. 高速雙體滑行艇的特性以及在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用［J］. 現(xiàn)代科技譯叢， 1995（1）：1-6.

［ 2 ］ 劉謙， 侯玉堂， 余吾弟，等. 雙體滑行艇主尺度、線(xiàn)型和槽道參數(shù)對(duì)快速性的影響［J］. 中國(guó)造船， 1998（3）：7-15.

［ 3 ］ PAYNE P R. Supercritical planing hull［J］. Ocean Engineering， 1984（2）：129～ 184.

［ 4 ］ SEIF M S， AMINI E. Performance comparison between planing monohull and catamaran at high froude numbers［J］. 2004.

［ 5 ］ 劉謙，侯玉堂，余吾弟，等. 雙體滑行艇主尺度、線(xiàn)型和槽道參數(shù)對(duì)快速性的影響［J］. 中國(guó)造船， 1998（3）：7-15.

［ 6 ］ 劉謙，王振濤. 高速雙體滑行艇的特點(diǎn)、用途及發(fā)展動(dòng)向［J］. 江蘇船舶， 1998（1）：12-15.

［ 7 ］ 劉謙，候玉堂，王振濤，等. 高速雙體滑行艇設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究［J］. 船舶工程， 1999（2）：16-20.

［ 8 ］ 劉謙，龐立國(guó)，王魯，等. 高性能雙體滑行艇設(shè)計(jì)［J］.船舶， 2001（1）：26-32.

［ 9 ］ 蘇永昌，趙連恩. 高性能槽道滑行艇的運(yùn)動(dòng)特性［J］.中國(guó)造船， 1996（1）：11-16.

［10］ 趙連恩， 李積德. 槽道水翼滑行艇快速性能研究［J］.中國(guó)造船， 1997（3）：1-8.

［11］ 遲云鵬，孟憲欽. 高速槽道艇阻力及耐波性能試驗(yàn)研究［J］. 船舶工程， 1995（3）：27-31.

［12］ 遲云鵬，王少新，孟憲欽，等. 槽道水翼滑行艇阻力性能試驗(yàn)研究［J］. 大連：大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 1996（4）：466-470.

［13］ 董祖舜，高霄鵬，董文才，等. 超臨界雙體滑行艇［J］.中國(guó)造船， 2000（3）：1-8.

［14］ 王慶旭. 三體滑行艇阻力和穩(wěn)定性研究［D］. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)， 2012.

［15］ 王福軍. 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析［M］. 北京：清華大學(xué)出版社， 2004.

滿(mǎn)足升船機(jī)通航要求的首型商品汽車(chē)運(yùn)輸船試航成功

近日，中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院（MARIC）為上海安盛汽車(chē)船務(wù)有限公司定向開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的800 PCC船首制船“安吉207”試航成功?！鞍布?07”的成功設(shè)計(jì)，充分彰顯MARIC在新船型開(kāi)發(fā)方面的優(yōu)勢(shì)。

該船是滿(mǎn)足升船機(jī)通航要求的第一型商品汽車(chē)滾裝船，對(duì)船型尺度、載重量、浮態(tài)等都有嚴(yán)格要求，項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)油水艙的分布優(yōu)化等措施，使得該船在升船機(jī)內(nèi)均可達(dá)到完全平浮狀態(tài)，最大化了船舶的裝車(chē)數(shù)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)船的重量重心進(jìn)行了持續(xù)跟蹤控制，最終空船重量完全滿(mǎn)足預(yù)期要求。該船采用了偏心立柱、無(wú)梁拱抗薄板變形等多種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，可兼顧三峽升船機(jī)、船閘、碼頭等多種情況的新型系泊布置方案，為適應(yīng)目前市場(chǎng)不斷增加的新能源車(chē)需求，船上還配備了應(yīng)急充電樁等。

試航結(jié)果表明，“安吉207”的載重量、快速性、操縱性、振動(dòng)噪聲等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均超過(guò)合同設(shè)計(jì)要求，完全滿(mǎn)足內(nèi)河綠色船舶-I的要求，并優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類(lèi)船型，具有先進(jìn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，得到了船東與船廠的一致好評(píng)。該船的成功設(shè)計(jì)將很好地發(fā)揮升船機(jī)快速通道的作用，促進(jìn)長(zhǎng)江黃金水道的通航效益，為長(zhǎng)江上游水利資源的充分利用和中西部地區(qū)物流及經(jīng)貿(mào)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

On hydrodynamic performance of inverted V-shaped channel planing craft

ZOU Jin HAN Xiao-kun ZHANG Yuan-gang JI Peng-hui
(College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

The normal catamaran planing craft will generate greater resistance and severe waves on navigating at high speed. However, the trimaran planing craft has good hydrodynamic performance of excellent power performance and small wave making due to its unique hull form. A concept of inverted V-shaped channel planing craft is then proposed in this paper by applying the working principle of the trimaran planing craft onto the catamaran planing craft. It carries out the structural design of the ship hull and the hydrodynamic analysis of the hull form by CFD tools. The numerical simulation shows that the ship hull form has the advantages of the slow resistance increment and the flat trim angle variation in high speed.

inverted V-shaped channel planing craft; hull structure; numerical simulation; hydrodynamic performance

U661.1

A

1001-9855（2017）06-0013-08

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.06.013

2017-04-10；

2017-04-21

鄒 勁（1965-），男，博士，研究員。研究方向：高性能船的總體設(shè)計(jì)及新船型的開(kāi)發(fā)。

張?jiān)獎(jiǎng)偅?991-），男，碩士。研究方向：高性能船水動(dòng)力性能研究。

姬鵬輝（1991-），男，碩士。研究方向：高性能船水動(dòng)力性能研究。

韓曉坤（1991-），男，碩士。研究方向：高性能船水動(dòng)力性能研究。