船底横向扰流板水动力特性及减阻机理研究

高速排水型船舶纵向运动稳定性差，湿表面积较普通船舶要大，受摩擦阻力限制，航速进一步提高存在困难；滑行艇纵向运动稳定性和波浪中的适航性差，航行状态受重心影响大，本研究提出在船底加装可控横向扰流板以改善水动力特性。通过理论分析、数值模拟和实验研究扰流板流体动力特性，掌握船底横向扰流板与船体的有效配合，改变船体湿表面的压力分布，改善高速船在高海况下的纵向运动稳定性，提高耐波性，调整船舶状态，减少船舶阻力。研究不同剖面形状及不同攻角扰流板对船体底部压力分布的影响。经过水动力优化设计的扰流板，其水动力特性，结构特性和系统可靠性将可以改善高速船舶的水动力性能。

以高速排水型船舶为研究对象，通过查阅大量的文献资料，提出在船舶底部安装横向扰流板以达到减小阻力的目的。项目采用采用数值方法，水池模型试验的方法对比研究了横向扰流板和尾压浪板对减阻效果的影响，提出了横向扰流板减阻机理。三年来，以本项目为基础开展了多项高速船性能试验，理论研究，在国内外核心期刊上发表学术论文8篇，其中EI收录3篇，参加一次国内同行业学术会议，一次国外学术会议。本项目的主要研究成果和结论：.（1）横向扰流板一般对单体或双体或多体高速排水型方艉船舶均有一定的减阻效果，其安装位置一般在船舶尾部，通过对有限条件下的计算和分析（约束了船体的纵倾和升沉运动），其减阻机理如下：.（a）尾部横向扰流板，改变了尾部压力分布，其后不产生较明显的低压区，相当于增加了尾封板的面积，扰流板抑制了尾部鸡尾流产生，相当于增加了船长，降低了船舶傅汝德数；.（b）高速排水方艉船高速航行时，船体兴波使船体艏部处于波峰而船艉处于波谷附近，出现显著的艉倾航态，从船型阻力和推进效能方面考虑均是不利的，而阻流板存在所诱导的艉部压强变大会产生正值的纵向力矩（艏倾力矩），对于一般的重心偏向船艉的船型，该力矩将能抬升船艉，克服原来因兴波所形成的艉倾，从而改善航态，并同时改善推进性能。.（2）横向扰流板不适合于动力支撑的船舶，由于横向扰流板在受高速流冲击时，引起水流的不稳定，导致船舶运动姿态不稳；.（3）横向扰流板对流场的影响是局部的，因此对摩擦阻力的影响不大，理论分析之初，寄希望扰流板产生空化以减少摩擦阻力是不现实的，因为空化需要更高的流动；.（4）实验研究表明，横向扰流板主要提供纵倾力矩，尽可能靠后，一般安装在尾封板处，其安装角度对阻力特性的影响从模型试验中无法验证，主要是尺度效应的影响太大。