游弋式養(yǎng)殖工船阻力與流場(chǎng)特性數(shù)值模擬

聶容剛,彭必業(yè),劉強(qiáng),2,范為,郭鵬杰

(1.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(湛江),廣東 湛江 524000;2.廣船國(guó)際有限公司,廣州 511400)

利用深遠(yuǎn)海優(yōu)質(zhì)海水資源進(jìn)行水產(chǎn)健康養(yǎng)殖,是提高養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量、保護(hù)海洋環(huán)境的重要發(fā)展方向[1]。目前深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工程裝備主要包括深水網(wǎng)箱、養(yǎng)殖平臺(tái)、養(yǎng)殖工船等。其中養(yǎng)殖工船又名海上大型浮式養(yǎng)殖加工船,其具有自主航行能力,可根據(jù)需求游弋于合適的養(yǎng)殖水域,以及躲避臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害侵襲[2]。在養(yǎng)殖工船根據(jù)需求進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)養(yǎng)殖以及規(guī)避惡劣海況的過(guò)程中,快速性優(yōu)劣較為關(guān)鍵,緊急避臺(tái)情況下優(yōu)良的快速性可為工作人員提供基本生命安全保障。而船體型線又與快速性密切相關(guān),其直接作用于船舶總阻力大小及各阻力成分比例[3-5],同時(shí)艉部伴流又對(duì)螺旋槳推進(jìn)效率有較大影響[6-8]。作為新型特種船舶,目前以養(yǎng)殖工船為對(duì)象的型線設(shè)計(jì)及相應(yīng)阻力預(yù)報(bào)研究較少。本文以新型12萬(wàn)m3游弋式養(yǎng)殖工船(后續(xù)簡(jiǎn)稱(chēng)為養(yǎng)殖工船)為研究對(duì)象,根據(jù)其獨(dú)特性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求確定初始型線方案,基于船模試驗(yàn)和數(shù)值模擬開(kāi)展阻力性能預(yù)報(bào),通過(guò)模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證數(shù)值模擬的精度,進(jìn)一步分析養(yǎng)殖工船流場(chǎng)分布,尋找潛在的養(yǎng)殖工船艏艉型線優(yōu)化點(diǎn)。

1 數(shù)值方法

1.1 研究對(duì)象

現(xiàn)有養(yǎng)殖工船研制往往傾向于直接由散貨船、油船等載重型船舶改裝而成,部分工船采用閉式循環(huán)水設(shè)計(jì),將陸基工廠化養(yǎng)殖與載重型船舶平臺(tái)進(jìn)行疊加,但一定程度上存在養(yǎng)殖空間利用率低等問(wèn)題。本文研究的新型養(yǎng)殖工船遵循養(yǎng)殖空間最大化的布置地位型設(shè)計(jì)理念[9],采用開(kāi)式可控養(yǎng)殖水循環(huán)系統(tǒng),即通過(guò)海水泵從舷側(cè)將新鮮海水抽入各養(yǎng)殖艙,利用射流方式在養(yǎng)殖艙內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)流場(chǎng),再在養(yǎng)殖艙底部開(kāi)孔保證尾水自然排放,完成“泵進(jìn)流出”的養(yǎng)殖水體開(kāi)式循環(huán),以超大方形系數(shù)船型實(shí)現(xiàn)12萬(wàn)m3有效養(yǎng)殖水體目標(biāo)。

由于缺乏合適的優(yōu)秀母型養(yǎng)殖工船型線資料,首先采用自行設(shè)繪法根據(jù)養(yǎng)殖水體容積、開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)等具體需求,參考其余船型資料自行設(shè)計(jì)船體型線。作為典型低速肥大型船舶,針對(duì)養(yǎng)殖工船型線設(shè)計(jì)可將船體分為三段,彼此獨(dú)立設(shè)計(jì)考量:進(jìn)流段保證興波阻力最小,去流段保證推進(jìn)效率最佳,平行中體根據(jù)排水量要求調(diào)整[10]。本船定位為布置地位型船舶,即設(shè)計(jì)時(shí)不以載重量為主要考慮因素,而優(yōu)先保證實(shí)現(xiàn)其養(yǎng)殖功能,在采用開(kāi)式循環(huán)水艙的基礎(chǔ)上力求養(yǎng)殖空間最大化。設(shè)計(jì)總體養(yǎng)殖艙段長(zhǎng)216.72 m,艙室型容積15.2萬(wàn)m3,系泊養(yǎng)殖吃水16.5 m,有效養(yǎng)殖水體約為12萬(wàn)m3。艏部選用普通直立型船艏,方便施工建造,同時(shí)直立型艏可使設(shè)計(jì)水線以上部分更尖細(xì),從而減少艏部波浪產(chǎn)生[11]。艉部采用U形方尾保證軸向伴流分布更為均勻,有效提高螺旋槳推進(jìn)效率。采用全電力推進(jìn)系統(tǒng),由4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組提供全船動(dòng)力,并設(shè)置2臺(tái)推進(jìn)電機(jī),其各驅(qū)動(dòng)1臺(tái)拉式槳布置的全回轉(zhuǎn)舵槳裝置?；谠敿?xì)方案通過(guò)船舶設(shè)計(jì)軟件NAPA生成養(yǎng)殖工船模型,并開(kāi)展相應(yīng)靜水力、完整穩(wěn)性、破損穩(wěn)性等計(jì)算以修正校核設(shè)計(jì)方案。最終確定養(yǎng)殖工船主尺度見(jiàn)表1,養(yǎng)殖工船艏艉型線及養(yǎng)殖區(qū)域典型橫剖面分別見(jiàn)圖1、2。

圖1 養(yǎng)殖工船艏艉型線

圖2 養(yǎng)殖區(qū)域橫剖面

表1 養(yǎng)殖工船主尺度參數(shù) m

1.2 數(shù)值模型

首先通過(guò)模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證數(shù)值方法,隨后對(duì)比分析有無(wú)海水箱下養(yǎng)殖工船阻力性能及流場(chǎng)分布,根據(jù)模擬所得流場(chǎng)結(jié)果分析性能優(yōu)化點(diǎn)。為保證數(shù)值模擬模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊恢滦?現(xiàn)將養(yǎng)殖工船按縮尺比λ=38.097 1進(jìn)行縮放,養(yǎng)殖工船模型參數(shù)見(jiàn)表2,三維幾何模型見(jiàn)圖3。

圖3 養(yǎng)殖工船三維示意

表2 模型船主尺度參數(shù) m

1.3 控制方程

通過(guò)商業(yè)軟件STAR-CCM+分析養(yǎng)殖工船靜水阻力問(wèn)題,采用VOF(volume of fluid)方法捕捉自由液面。采用Realizablek-ε模型求解湍流,詳細(xì)公式及參數(shù)取值見(jiàn)文獻(xiàn)[12]。

1.4 數(shù)值計(jì)算設(shè)置

為模擬養(yǎng)殖工船航行于開(kāi)闊無(wú)限水深航道,避免計(jì)算域邊界干擾內(nèi)部流動(dòng),同時(shí)限制其大小以節(jié)省網(wǎng)格數(shù)量,最終確定計(jì)算域采用長(zhǎng)方體,入口邊界距船尾處距離為2L(L為模型船總長(zhǎng)),出口距船艉2L,頂部邊界距設(shè)計(jì)水線處1L,底部距設(shè)計(jì)水線2L。由于養(yǎng)殖工船關(guān)于中縱剖面對(duì)稱(chēng),因此數(shù)值建模時(shí)以半個(gè)船體為研究對(duì)象,以中縱剖面為對(duì)稱(chēng)面。計(jì)算域出口采用壓力出口邊界條件,其余邊界均采用速度入口。為避免船興波在遠(yuǎn)場(chǎng)邊界發(fā)生反射干擾內(nèi)部流場(chǎng),對(duì)四周邊界采取阻尼消波措施。整體計(jì)算域離散由STAR-CCM+非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中的切割體網(wǎng)格完成,船體壁面設(shè)置棱柱層網(wǎng)格以捕捉壁面流動(dòng),并對(duì)船體周?chē)⑽膊苛鲌?chǎng)和開(kāi)爾文波處網(wǎng)格進(jìn)行一定細(xì)化。為模擬航行過(guò)程中自由液面變化,還需額外對(duì)計(jì)算域自由液面進(jìn)行加密。計(jì)算域邊界條件設(shè)定以及網(wǎng)格分布見(jiàn)圖4、5。由于養(yǎng)殖工船航速偏低,設(shè)計(jì)航速下弗勞德數(shù)Fr僅為0.103,因此開(kāi)展數(shù)值計(jì)算時(shí)可采取一定簡(jiǎn)化,即在求解過(guò)程中固定船舶姿態(tài),忽略其各自由度運(yùn)動(dòng),從而節(jié)省計(jì)算時(shí)間。數(shù)值求解過(guò)程中時(shí)間步長(zhǎng)通過(guò)滿足庫(kù)朗數(shù)小于1而確定。

圖4 計(jì)算域邊界條件

圖5 計(jì)算域網(wǎng)格分布

1.5 網(wǎng)格收斂性

表3 不同網(wǎng)格數(shù)量下的阻力值對(duì)比

由表3可知船舶阻力值隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加而逐漸下降,并且下降幅度呈減弱趨勢(shì)。分別以S1、S2、S3代表細(xì)、中等、粗密度網(wǎng)格的阻力值,相鄰網(wǎng)格之間阻力值的差用ε表示:ε21=S2-S1=0.078 3,ε32=S3-S2=0.516 9,收斂率RG=ε21/ε32=0.151 5。由于0

2 模擬結(jié)果分析

2.1 數(shù)值模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算方法的精度,在中國(guó)船舶科學(xué)研究中心開(kāi)展養(yǎng)殖工船系列快速性模型試驗(yàn),試驗(yàn)內(nèi)容包括不同吃水下裸船體和全附體船模在弗勞Fr=0.041～0.144范圍內(nèi)(對(duì)應(yīng)實(shí)船航速4～14 kn)阻力試驗(yàn)。全附體船模為參考實(shí)船總布置設(shè)計(jì)在裸船體模型基礎(chǔ)上增設(shè)13個(gè)方形海水箱,見(jiàn)圖6、7。

圖6 全附體船模艏艉照片

圖7 全附體模型海水箱位置示意(左右舷海水箱數(shù)量相同)

1號(hào)海水箱位于船艏底部中央,2～7號(hào)海水箱每組2個(gè),依次沿船長(zhǎng)方向分布于船舷兩側(cè),其中6號(hào)海水箱根據(jù)高度區(qū)分左右舷低、高位海水箱,其余5組對(duì)稱(chēng)分布(由于分析對(duì)象僅為半船,上述海水箱仍簡(jiǎn)稱(chēng)為2-7號(hào)海水箱,不區(qū)分左右舷)。各海水箱實(shí)際尺寸見(jiàn)表4。

表4 各海水箱實(shí)尺度參數(shù) m×m×m

船模加工精度滿足國(guó)際拖曳水池會(huì)議(ITTC)相關(guān)推薦章程要求,并于船艏附近安裝1根直徑為1 mm的激流絲以激發(fā)湍流。

首先基于中等密度網(wǎng)格針對(duì)設(shè)計(jì)吃水下裸船體模型開(kāi)展阻力性能數(shù)值預(yù)報(bào)。設(shè)計(jì)吃水下裸船體在不同航速范圍的阻力預(yù)報(bào)值及與模型試驗(yàn)值的對(duì)比圖8。

圖8 裸船體阻力預(yù)報(bào)值與模型試驗(yàn)值對(duì)比

由圖8可知,當(dāng)前數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值較為吻合,設(shè)計(jì)航速工況下數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差值約為5%,整體范圍內(nèi)最大誤差不超過(guò)6%,表明所采用的數(shù)值方法能夠滿足阻力預(yù)報(bào)精度需求。

2.2 裸船體計(jì)算結(jié)果分析

裸船體在不同航速下計(jì)算所得到的摩擦阻力系數(shù)CF和剩余阻力系數(shù)CR,以及二者與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比見(jiàn)圖9。

圖9 裸船體各阻力成分值對(duì)比

其中模型試驗(yàn)基于傅汝德二因次法進(jìn)行分析,摩擦阻力系數(shù)根據(jù)1957 ITTC公式得到:CF=0.075/(lgRe-2)2。觀察圖9發(fā)現(xiàn),摩擦阻力系數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果與ITTC公式較為接近,二者摩擦阻力系數(shù)均隨Fr增長(zhǎng)而有所下降,其本質(zhì)影響因素在于雷諾數(shù)Re。Re偏低時(shí)黏性力影響較大,而隨著Re的增長(zhǎng),黏性力作用逐漸減弱,因此摩擦阻力系數(shù)值也相應(yīng)減小,但是數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果整體低于公式計(jì)算值,并且低航速下差異更為明顯,原因可能在于相較其他經(jīng)驗(yàn)公式,ITTC公式低雷諾數(shù)下預(yù)報(bào)坡度更為陡峭。二者剩余阻力系數(shù)均表現(xiàn)為隨Fr增長(zhǎng)先下降后逐漸上升。這是因?yàn)槭Ｓ嘧枇Ψ譃轲鹤枇团d波阻力兩部分,低Fr下興波阻力占比較小,主體部分的粘壓阻力系數(shù)隨速度增長(zhǎng)而略微減小,而隨著速度進(jìn)一步增大,興波阻力增長(zhǎng)加快并成為主導(dǎo)因素,即黏壓阻力和興波阻力的不同性質(zhì)綜合反應(yīng)得到剩余阻力系數(shù)現(xiàn)有規(guī)律。

養(yǎng)殖工船作為典型低速肥大型船舶,摩擦阻力占比相對(duì)較大,模型試驗(yàn)結(jié)果中設(shè)計(jì)航速下其約占總阻力的73.91%。然而摩擦阻力僅與船體濕表面積相關(guān),在滿足當(dāng)前游弋養(yǎng)殖諸多功能的前提下主尺度及船型參數(shù)可供改動(dòng)的幅度較小。因而后續(xù)研究分析將側(cè)重于探討剩余阻力的影響因素及艉部伴流分布,以求為全回轉(zhuǎn)舵槳裝置提供穩(wěn)定流場(chǎng)從而提高推進(jìn)效率。

2.3 全附體計(jì)算結(jié)果分析

針對(duì)設(shè)計(jì)吃水下全附體模型在相同速度內(nèi)再次重復(fù)阻力性能數(shù)值預(yù)報(bào)?？紤]到全附體模型各海水箱內(nèi)部流體可能存在諸如晃蕩、活塞等復(fù)雜運(yùn)動(dòng),因此全附體工況下額外對(duì)各海水箱及周?chē)W(wǎng)格進(jìn)行一定程度加密,最終流場(chǎng)域整體網(wǎng)格數(shù)約為282萬(wàn)。不同航速下全附體模型總阻力預(yù)報(bào)值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)圖10。

圖10 全附體總阻力預(yù)報(bào)值與模型試驗(yàn)值對(duì)比

觀察發(fā)現(xiàn),全附體模型數(shù)值預(yù)報(bào)值與試驗(yàn)值一致性較好,最大相對(duì)誤差為3%。各航速下全附體模型總阻力均大于裸船體,并且增量一定程度上隨航速上升而增大。模型試驗(yàn)中全附體模型不同航速下的總阻力增量值見(jiàn)表5。

表5 全附體模型不同航速下的總阻力增量值

以Fr為橫坐標(biāo),總阻力增量值為縱坐標(biāo),對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合,見(jiàn)圖11。

圖11 全附體模型不同航速下的總阻力增量值擬合曲線

該二次多項(xiàng)式擬合曲線的修正決定系數(shù)R2約為0.96,表明離散點(diǎn)與擬合曲線之間重合度較高。因此模型尺度下養(yǎng)殖工船增設(shè)海水箱后的總阻力增量值與航速關(guān)系式可近似表示為

y=Ax+Bx2

(3)

式中:x為傅汝德數(shù)Fr;y為總阻力增量值;A、B為擬合曲線系數(shù),A=5.687 2,B=46.745 2。

不同航速下全附體模型計(jì)算所得摩擦阻力系數(shù)、剩余阻力系數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果及裸船體相應(yīng)數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)圖12。

圖12 全附體各阻力成分值對(duì)比

全附體模型阻力成分計(jì)算值與試驗(yàn)值的對(duì)比趨勢(shì)類(lèi)似于裸船體,由圖12a)可知,兩種方法下全附體摩擦阻力系數(shù)值都低于裸船體,并且CFD預(yù)報(bào)結(jié)果整體差異更大。數(shù)值預(yù)報(bào)中由于增設(shè)海水箱導(dǎo)致船體濕表面積增大,各航速下摩擦阻力存在不同程度變化,但從摩擦阻力系數(shù)來(lái)看全航速范圍內(nèi)全附體結(jié)果均低于裸船體。

圖12b)表明,兩種方法關(guān)于剩余阻力系數(shù)的預(yù)報(bào)趨勢(shì)基本一致,均表現(xiàn)為隨Fr的增長(zhǎng)先下降后上升,但是全附體模型剩余阻力相較大于裸船體,模型試驗(yàn)結(jié)果中二者差異更加顯著?？紤]到各海水箱位置基本接近船底基平面,對(duì)興波阻力影響較為有限,上述成因可能在于增設(shè)海水箱較大程度影響了船體表面粘壓阻力分布。

設(shè)計(jì)航速下1、2、5、7號(hào)4個(gè)海水箱內(nèi)部速度矢量和動(dòng)壓云圖(前后壁參考船舶艏艉方向)見(jiàn)圖13。

圖13 各海水箱內(nèi)部速度矢量和動(dòng)壓云圖

觀察得出當(dāng)前時(shí)刻下船艏底部中央1號(hào)和船艉過(guò)渡處7號(hào)高位海水箱內(nèi)部流場(chǎng)較簡(jiǎn)單,僅中心產(chǎn)生一個(gè)規(guī)則大漩渦,四周角落出現(xiàn)少許扭曲分離,而位于兩舷的2號(hào)和5號(hào)海水箱內(nèi)部流動(dòng)相似且相對(duì)復(fù)雜,海水箱前后一共分布有4個(gè)大小相近的漩渦,其中5號(hào)海水箱漩渦基本完整,2號(hào)海水箱前壁側(cè)漩渦已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的融合,從能量觀點(diǎn)出發(fā)漩渦的產(chǎn)生及維系都需要由船體持續(xù)提供能量。對(duì)比壓力云圖發(fā)現(xiàn)各海水箱前后壁動(dòng)壓分布存在相同特征,均表現(xiàn)為后壁外側(cè)與船殼相交處受來(lái)流沖擊影響動(dòng)壓明顯出現(xiàn)局部上升,上升幅度與來(lái)流速度直接相關(guān),并且前壁相應(yīng)位置動(dòng)壓有所下降。漩渦存在及動(dòng)壓分布均證實(shí)各海水箱的增加會(huì)導(dǎo)致船體粘壓阻力上升。為減小增設(shè)海水箱所導(dǎo)致的附加阻力,在不影響海水箱基本功能的前提下,可仿照鉆井船月池減阻方式,通過(guò)合理設(shè)置傾斜的海水箱前后壁[13]或者針對(duì)后壁沖擊處進(jìn)行切角處理[14],以有效減小其內(nèi)部水體振蕩、減輕水流對(duì)壁面沖擊,從而降低附加阻力。

設(shè)計(jì)航速下全附體模型自由液面興波圖和舷側(cè)波形見(jiàn)圖14。

圖14 設(shè)計(jì)航速下全附體模型波形圖

由圖14可知由于直立艏推水作用,養(yǎng)殖工船前方存在較大范圍擾動(dòng)區(qū)域,于船艏分布有明顯艏波峰,而在進(jìn)流段和去流段與平行中體過(guò)渡位置這兩處表面曲率突變點(diǎn)分布有兩個(gè)不同大小的波谷,二者之間波峰波谷穩(wěn)定交替出現(xiàn)。由于本船航速偏低,自由液面興波圖中未觀測(cè)到傳統(tǒng)的開(kāi)爾文波。船體艏艉動(dòng)壓及表面流線分布見(jiàn)圖15,觀察可得船艏正前方迎流處存在明顯高壓駐點(diǎn),艏部流線大多徑直流向船底,易導(dǎo)致艏部船底壓力下降,部分流線沿斜向流經(jīng)船肩舭部,發(fā)生較大幅度扭轉(zhuǎn),即發(fā)生流動(dòng)分離形成舭渦,二者都會(huì)導(dǎo)致黏壓阻力增大并形成埋首現(xiàn)象,從而進(jìn)一步增加阻力。船艉過(guò)渡位置同樣存在少許流線扭轉(zhuǎn),舭渦生成的現(xiàn)象,此外呆木上緣處流線更加紊亂,并且其下緣末端壓力相對(duì)偏低。

圖15 全附體模型動(dòng)壓云圖和流線分布

全回轉(zhuǎn)舵槳裝置槳盤(pán)面(x/LPP=0.02)所在平面軸向伴流分布見(jiàn)圖16。

圖16 槳盤(pán)處伴流分?jǐn)?shù)分布

WOF=

(4)

式中:Wtotal=1-‖VS‖2,VS為某點(diǎn)速度相對(duì)于船速的無(wú)量綱值。依照該式求得當(dāng)前工況下槳盤(pán)面WOF值為0.751 3。有學(xué)者研究結(jié)果表明,直接修改艉部型線會(huì)導(dǎo)致船體總阻力系數(shù)與艉部伴流均勻度呈負(fù)相關(guān)變化[16],因此以改善伴流不均勻度為目標(biāo)的型線優(yōu)化極有可能導(dǎo)致船體總阻力上升。

船艉視圖下左舷槳盤(pán)處速度矢量云見(jiàn)圖17。

圖17 左舷槳盤(pán)處速度矢量云圖

觀察發(fā)現(xiàn)由于養(yǎng)殖工船艉部型線有較大幅度收縮,槳盤(pán)面流線統(tǒng)一由兩側(cè)偏往船中尾封板下方,導(dǎo)致各半徑位置求解伴流不均勻度時(shí)數(shù)據(jù)較為離散,螺旋槳前方合理設(shè)計(jì)漩渦發(fā)生器[17]、不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)管[18]等節(jié)能附體可以有效優(yōu)化艉部伴流場(chǎng)。此外對(duì)比驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)槳盤(pán)面軸向位置同樣會(huì)影響伴流不均勻度(見(jiàn)表6),槳盤(pán)面越遠(yuǎn)離船艉的情況下WOF數(shù)值越小,因此在設(shè)備布置允許的前提下適當(dāng)后移全回轉(zhuǎn)舵槳裝置同樣可以起到改善艉部伴流的作用。

表6 不同軸向位置處槳盤(pán)面WOF值

3 結(jié)論

1)作為典型低速肥大型船舶,養(yǎng)殖工船摩擦阻力占比相對(duì)較大,摩擦阻力系數(shù)隨傅汝德數(shù)Fr增長(zhǎng)有所下降,而剩余阻力系數(shù)隨Fr增長(zhǎng)先下降后逐漸上升,原因在于粘壓阻力系數(shù)和興波阻力系數(shù)隨速度增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)存在差異,二者綜合反應(yīng)得到剩余阻力系數(shù)現(xiàn)有規(guī)律。

2)模型試驗(yàn)結(jié)果表明增設(shè)海水箱后的全附體模型剩余阻力大于裸船體模型,原因在于增設(shè)海水箱改變了船體表面粘壓阻力分布,具體表現(xiàn)為海水箱內(nèi)部漩渦運(yùn)動(dòng)以及海水箱前后壁動(dòng)壓差?？蓢L試通過(guò)合理設(shè)置傾斜的海水箱前后壁或者針對(duì)后壁沖擊處進(jìn)行切角處理降低附加阻力。

3)流場(chǎng)分析結(jié)果表明養(yǎng)殖工船艏艉舭部流線出現(xiàn)扭轉(zhuǎn),即該處存在流動(dòng)分離而形成舭渦,易導(dǎo)致粘壓阻力上升并形成埋首現(xiàn)象。養(yǎng)殖工船全回轉(zhuǎn)舵槳裝置槳盤(pán)面處軸向伴流分?jǐn)?shù)較低,即平均流速更大,進(jìn)速系數(shù)相對(duì)偏高,螺旋槳敞水效率有所增加,但槳盤(pán)面伴流均勻性較差,WOF值偏大,適當(dāng)后移槳盤(pán)面可以有效改善伴流均勻性。后續(xù)養(yǎng)殖工船型線優(yōu)化工作可以嘗試從上述兩點(diǎn)出發(fā),但需謹(jǐn)慎權(quán)衡船體總阻力與伴流均勻性之間的矛盾關(guān)系。