流体力学在船舶中的应用精选(九篇)

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第1篇：流体力学在船舶中的应用范文

关键词：船舶动力装置；能源动力；教材改革

一、课程情况简介

“船舶动力装置”是热能与动力工程专业本科生的一门专业主干课，国内知名的理工院校如上海交通大学、大连理工大学、大连海事大学等均将其列为专业必修课。该课程在学生已学习工程热力学、工程流体力学等课程的基A上，着重教授柴油机、燃气轮机、蒸汽动力、核动力和联合动力装置等典型动力形式的工作原理和结构特点，以及船舶发动机的总体布置需满足的各种条件；培养学生在船舶总体设计中各方面的初步协调能力，为今后从事热力发动机的工程设计和技术实践打下较为扎实的理论和专业技术基础。

二、教材使用情况

“船舶动力装置”课目前正在使用的教材为哈尔滨工程大学出版社出版，由张志华教授编著的《船舶动力装置概论》一书，这本书主要介绍船舶（军、民用）动力装置系统的组成、结构、工作原理、性能及发展。其中包括船舶内燃机、燃气轮机、蒸汽锅炉及汽轮机、核动力、联合动力装置、轴系传动、特种动力装置等核心知识。该教材与我校的三海一核办学理念一致，能够起到很好的教学作用。但此书编著于1999年，至今已有15年的时间，书中对于动力装置的各种性能指标介绍较目前最先进的动力装置形式相差较大，在教学过程中需要执教教师补充相关最新指标知识。此外，书中对于不同动力装置形式如何在船舶中布置，以及布置时需要面临和解决的问题讲述较少。因此，为达到更好的教学效果，需要更新该教材的部分知识点。

三、更新教材的意义

“船舶动力装置”这门课程是一门专业导论课，该课程旨在为后续专业课的深入学习奠定基础。此外，内燃机、燃气轮机、热能工程专业的学生可以通过该门课程的学习，对船舶柴油机、燃气轮机、蒸汽动力装置、核动力装置、联合动力装置、特种动力装置有所了解，掌握各种船用发动机的特点、结构组成、工作原理、适用方向、主要相关附属设备的构成与作用及船舶发动机的总体布置需满足的各种条件等。

通过更新教材，可以培养学生在船舶总体设计中各方面的初步协调能力，使他们在日后工作中能够解决发动机的工程设计和技术实践中的相关问题，具备较为扎实的理论和专业技术基础。

通过更新教材，可以缩短课堂与工程实际的距离，激发学生创新能力，建立完善的知识体系以满足工程应用需要，为工程实际培养可用、顶用的创新型人才。

四、如何更新教材

为满足现有教学需要，计划从以下几个方面对现有教材进行更新。

一是收集国内外相关文献中对于船舶柴油机、船舶燃气轮机、船舶蒸汽动力和船舶核动力的相最新研究报告，从中获取相应的指标参数。

二是整理相关专业的研究成果，总结不同船舶动力装置未来发展的趋势，以便在后续的教学环节中，有针对性地引导学生向该方向发展。

三是设置不同吨位与用途的船舶形式、指标参数、动力装置形式、布置方式等资料，在教材中引入设计环节，以实际船舶的动力布置使学生了解从动力装置至推进装置间的各种设备连接、使用情况，达到学以致用的目的。

四是请相关专业课的授课教师帮助引入后续深入学习时的重点内容，在教材内以重点、难点的形式加以强调。

船舶动力装置这门课程旨在引导学生了解各种典型动力装置在实际中的应用，注重各类船舶动力装置的结构、特点、工作原理的介绍。通过对比现有教材和人才培养目标，提出《船舶动力装置》教材改革的若干建议，期望有助有优质教材的出版，进而为我国船舶动力行业培养更多的优秀人才。

参考文献：

[1]孙自力，李忆辛，许宝森.船舶动力装置技术专业教学改革研究与实践[J].辽宁高职学报，2001（4）：76-78.

[2]任莉，李华彦，张文孝.船舶动力装置课程设计的教学改革探讨[J].装备制造技术，2013（8）：207-208.

第2篇：流体力学在船舶中的应用范文

[关键词]碰撞 船间效应 预防

中图分类号：TN364 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0318-01

引言

船舶碰撞事故，是对船舶、货物、人员生命安全威胁较大的海损事故之一。船舶在弯曲、航道宽度较窄的条件下对遇和追越，稍有不慎便有碰撞的可能。近年来船舶碰撞事故屡有发生，给国家财产和人民生命造成巨大损失。所以探求船舶避碰及其防治，减少这类事故及其损失，促进水运发展十分必要。

一、 由于技术原因引起的碰撞

（一）错误的选择避让舷侧，比如两船或两个船队在弯曲航段中要保证安全对驶通过，很关键的环节就是根据双方船舶或船队的操纵性能、航道、气象条件等，正确选择会让舷侧。如果忽视了，就可能造成紧迫局面或造成碰撞。

（二）两船会让地点选择不当，两船相遇，无论是对驶还是追越，会让地点的选择是很重要的。很多事故的发生是在航标导线的交接点附近。其原因之一是两条导线都有交角，船舶驶进导线时，船舶产生偏摆从而不易稳住船位。其二相遇两船值班人员对对方的船位、 性能、 动态等，估计不准确，可能出现错误。特别是在夜晚和能见度不良时。

（三）操纵技术不当或错误。船员操纵的主要错误表现在应急操纵和会让过程中，以应急操纵最为突出，如在该过程中对车、舵使用不当，最终造成事故。

二、 由于船间效应发生的碰撞

流体力学中，任何对称的物体在无界流体中运动时，只受到流体阻力的作用，但对于非对称物体，或对称物体在物体在另一物体旁近运动时，由于物体表面的速度和压力分布的对称性被破坏，流体除对物体有阻力作用之外，还受到横向力的作用。当两船相互接行线航行，由于其间的液流收缩，在两船之间的流速将超过外侧的流速。因此，在作用在每一条船上两面的流压力便不相等，结果在两船间产生相互作用的横向力，这个力使得两艘船相互吸引。而当船舶在水面上运动时，他们之间所产生吸引力，不仅由于船体之间液流收缩的缘故，同时由于船体形成的波系相互作用也产生引力。

船舶在近距离上对驶或追越或驶过系泊船时，在两船之间产生的流体作用，将使船舶出现互相吸引、排斥、转头、波荡等现象，称之为船间效应。主要表现为：（一）吸引与排斥，首尾对它船排斥，船中对它船吸引；（二）波荡：处于它船发散波中的船舶，由于相对于波的位置不同而受到加速或减速的现象，称之为“波荡”；（三）转头，处于它船发散波中的船舶，当其斜向与发散波遭遇时，波峰处的船体受波的前进方向的力，波谷处的船体受相反方向的力，从而导致船舶转头。

船舶之间由于船间效应而最终导致船舶碰撞的事故也是船舶发生事故的重要原因。

三、 违反航行规则造成的碰撞事故

航行的规章制度是船舶航运的重要指导，能有效减少或避免事故发生，但是某些内河区域，在船值班人员不懂航章或无证驾驶严重，值班人员违反行规的事屡见不鲜。如在航行水域内，违章航行或随意将船舶交给无证的实习人员操纵；在狭水道内强行对驶或是追越他船；双方没有互留更大的避让余地；会让双方不按规定交换信号；发信号方未等到他船回复就采取行动；对待值班马虎大意，；最终造成碰撞事故。可见船员值班应时刻以行规为指导，采取正确的做法，最大限度的避免或减少碰撞的损失程度。

四、 船舶配碰撞事件的预防

（一）技术性事故的预防

要避免船舶碰撞的发生，首先是认真抓好船员技术水平，遵守法规，树立良好的责任心。驾驶人员应该接受技术培训，提升业务水平。船员的实践能力应该以理论知识为指导，值班时正规t望是避让成败的关键，疏于t望是导致碰撞的前因，驾驶人员应该认真t望，坚持连续观察；航行中船舶应始终保持安全航速，一但外界因素变化时，对安全有影响时，能够立即改变航速，以便敏锐的采取措施，做出正确的反应；船舶航行时，要遵守避让规则，以确保船舶安全航行。避碰规则使船舶航行的指导，是保证船舶安全的法定规则，要认真领悟规则条款，熟练应用；做好船舶驾驶员交接班，按照规定了解本船舶周围状况，确保船舶安全航行；发生碰撞时间极其短促，周围状况瞬息万变，紧急状况下采取措施要坚决果断，不要犹豫，避免错失良机。

（二）船间效应引发事故的预防

首先，追越两船间的船间效应及预防。在A船首与B船尾平时，前船易出现内转，发生被后船船首触碰；当两船相重叠部分为船长的2/3-3/4时，将出现危险的转头运动.

主要的预防措施：1.选择平直、通航密度小的航段进行，避免在狭窄弯段或浅滩处追越；2.追越前须用VHF或声号征得被追越船的同意；3.被追越船同意追越，应尽量让出航道、减速至维持舵效；追越船应加车，加大两船间距，以便减小两船间的速度差，减小两船平行时间；4.深水中快速追越时，两船间距至少保持大船的一倍船长，最好能大于两船长之和；港内低速追越时，两船间距至少保持一倍船宽，但为安全，最好能保持大船一倍船长；5.一旦相互作用明显而有碰撞危险时，则追越船应减速、停车或倒车，并用舵制止偏转；被追越船应适当加车以提高舵效，抵制偏转。

其次，对驶中两船的船间效应的预防

主要的预防措施：1.应避免在复杂航段会船；2.对驶前应减速慢行，尽量保持两船间距大于大船的船长；3.待两船首相平时，切忌用大舵角抑制船首外转，否则将导致船首进入对方船中部低压区时加速内转而引起碰撞。适当加车以增加舵效，稳定船首向，减少通过时间。

最后，影响船间效应的因素

船间作用力与间距的4次方成反比；船间作用力矩与间距的3次方成反比；两船横距两船船长之和时，船间效应出现； 对驶局面持续时间短，船间效应作用影响小；追越局面持续时间长，船间效应作用影响大；小船受影响大；浅水中比深水中船间效应大。

根据经验两船对驶或追越其安全横距最少保持在2―3个船宽以上，以确保安全。

（三）违反航行规则造成事故的预防

主要预防措施：不断提高船舶驾驶技术，建立健全驾驶技术指导；加强船舶驾驶技术教育，提高驾驶人员技术文化素质；强化海事监督，及时纠正违法行为；加强船员对法规和安全方面教育，培养船员遵守法律的责任感；加大监管机关的执法力度，坚决杜绝徇私枉法等行为。

参考文献

第3篇：流体力学在船舶中的应用范文

关键词：船舶设计能力 关键技术 前沿技术 配套能力 人才培养 创新研发能力

引言

我国的造船业从解放初期发展至今，大致可以分为三个阶段：第一个阶段是解放初期到改革开放，这个阶段是艰苦创业打基础的时期；第二个阶段是从改革开放到20世纪末，这20多年来，造船业得到了稳健全面的发展，开始逐步走向国际化；第三个阶段是从2000年至今，这是一个高速发展的阶段，我国造船企业的劳动力优势和产能优势使得其在国际市场上占有较大的市场份额。

众所周知，造船业是一个资金、技术和劳动三要素高度密集的产业，我国最大的优势是劳动力成本低，资金也较为雄厚，海岸线长，南北跨越4个温度带，从而为我国造船业提供了很好的自然条件，但目前无论是设计、建造技术能力还是管理水平及创新能力都和日韩、欧洲的差距还很大，总体水平与日本相差15年，与韩国相差10年左右。

我国造船业相对发达国家比较落后

相对于发达国家而言，我国造船业比较落后，主要体现在船舶设计概念落后，抄袭严重，没有创新，设计与建造相脱节，建造与使用脱节，不注重标准化等方面。目前我国船舶工业发展已经进入了从大到强的关键时期，在加强船型的研发、储备及进一步优化产品结构打造精品船型提高核心竞争力的同时，尽快提升管理水平，提高造船效率、质量及节能环保水平。

（一）设计和建造脱节

设计已经成为制约我国造船业发展的瓶颈，要想成为世界第一造船大国，就必须尽快解决这一问题。国内造船，设计院与船厂、船东完全脱节。日韩的设计通常是自己开发的船型，通过不断优化，做成拳头产品。不仅能把船舶的设计图做出来，还能把一些建造和管理的信息反映出来，比如建造的流程，工序的先后，工时的多少，甚至做某个东西电焊要多少工时、装配要多少工时等，都反映得一清二楚。国外的设计基本可以把钢材的重量、涂装的面积、焊缝的长度全部标注出来，管理者通过图纸就可以排出计划，安排生产，可以做到负荷平衡和物流均衡，这一点国内设计目前还做不到。

（二）船舶自身偏重

我国船厂设计出来的船舶产品，其自身重量往往普遍高于国外同类产品，有些船型的自身重量要比日、韩船厂超出不少。这只是我国船舶设计水平与国外差距的一个方面。比如，上海外高桥建造的阿芙拉型10.5万吨原油轮是在韩国设计的，如果由国内设计的话，其自重就要超出1000吨左右。按80％的利用率计算，这超出的1000吨自重意味着船厂至少要多购买1250吨的钢材；船舶自重增加，不仅使船东的建造和日后营运成本相应地增加，船厂在钢板切割、加工、焊接、安装等方面需要额外支出，而且也使船舶的载货能力相应减少，耗油等营运成本的增加和载货量的减少会影响船舶整个生命周期20-25年。

我国造船自重比日韩造船重的原因在于：一是国内设计人员在成本意识和安全意识上很难找到一个最佳的平衡点，因而往往把安全系数取大，较少考虑到这个系数取大会增加船厂多少成本和船东营运多少；二是计算也不精细，因而也导致自重增加；三是在布局上也有差距，国外公司的设计往往把不能装货的空间压缩到最小，所设计出来的船型从侧面看呈L型，甲板的上层建筑非常靠近船的尾部，装货空间很大，而国内设计的上层建筑则要偏向中间，考虑的是机舱大，布置方便，但装货的空间减少了，降低了所造船舶在实际营运时的竞争力。

国外造船在船舶设计上充分掌握了应力分布、流体力学等技术，可以用细梁的地方不用粗梁，可以用薄板的不用厚板，因此船舶自重就会得到合理的缩减。自重小了，载重量就增加了，实际装货能力也增加了，对动力的要求也少了，产品性价比得到进一步提高，竞争力就强了。

（三）船舶建造与使用脱节

建造和使用脱节，造成了诸多的重复劳动和错误的出现，协调不够，生产效率和产品质量跟不上形势的要求。船舶系统管理混乱，国内船厂普遍严重缺乏专长性人才，建造出来的船舶不论从美观上还是使用上都存在诸多不足：

一是船舶自重增加，不仅增加了船舶的建造成本，也增加了船舶实际营运成本，没有很好地融入节能环保的理念。

二是在船舶布局上也有差距，国外公司的设计往往把不能装货的空间压到最小，而国内则比较随意，大大减少了船舶装货的空间。

三是管系制造质量不高且在船体上布局也不合理：管系制造是船舶建造的重要组成部分，船舶管系制造和布局是确保船舶动力装置、甲板设备、压载系统、生活设施等设备正常运转和船舶安全航行的关键，更是延长船舶使用寿命的重要保证。过去我国大多数造船企业对管系制造和布局严重缺乏重视，这使我国船舶管系制造的生产设计、制作工艺、焊接标准、表面处理、以及总体布局、安装要求等方面一度很难满足船舶工艺技术要求，影响了主机的投油、液压系统的调试、高压系统的密封、压载系统的调整。也使船舶生活区及设备间显得特别凌乱，也不利于在船舶营运过程中对管系的维修保养。而且由于管系安装周期过长，清洁工作不到位，制造质量不稳定，往往致使船舶在营运过程中油路和油头堵塞，影响了我国造船的声誉，也影响了我国造船业整体水平的提升。

（四）船舶配套能力发展滞后

从造船业本身而言，今后技术能力、管理水平和生产效率等内在因素对造船企业竞争力的作用将会变得越来越明显。我国不能生产许多船用关键设备，仍然严重依赖国外进口。国内提供建造高技术和高附加值船舶所用设备的能力还严重不足，船用设备工业的低水平低质量的发展成为了未来我国造船业发展的瓶颈。我国船舶工业要想赢得竞争优势，必须尽快实施战略转型。当前我国船舶配套工业应加快提高本土化船用设备的供应能力和新技术的研发能力，实现大部分船用设备的本土采购；同时进一步推进制造企业的专业化重组与协作，充分发挥规模经济和产业集群的作用，提高资源配置效率；船舶配套业的发展对造船的发展起到至关重要的作用，造船业“做强做大”中很重要的一环在于船舶制造的配套业。目前国内船舶配套自给率仅在50%左右，而日本和韩国的船舶配套自给率则都高达90%以上。

长期以来，我国在船用设备领域的研发投入严重不足，我国船舶配套业总体技术水平和研发能力严重滞后，船用核心部件大部分都需要依赖从国外进口解决；部分国内产能也都是授权许可证生产，产量满足不了实际需求；我国自行设计制造的部分船用设备产品品牌认知度还很低，也无法在世界范围内享受维修等配套服务，得不到国际船东的认可，只能为沿海小型船舶和内河船舶配套服务。目前我国船用甲板机械缺口近50%；部分船用舱室设备、船舶通讯导航自动化系统等其他设备技术水平相对滞后，配套能力缺口更大。

（五）船舶的推进技术落后

在种类繁多的船用设备技术中，船舶推进系统应该是船舶最核心的部分，我国在船舶推进系统领域一直努力发展本国技术，我国柴油发动机主要依靠进口技术。通过许可证生产诸如MAN-B&W和瓦锡兰等名牌柴油机，迄今为止，我国还没有一家发动机制造商成功生产出拥有完全自主知识产权、自行设计的发动机。我国制造的绝大部分民用柴油发动机仍然是通过许可证生产的国外型号的仿制品。据统计，从1999年起，我国设计生产的发动机仅占建造船只所装备的四冲程中速柴油发动机的11%，占大型民用船只配备的二冲程低速柴油机的比率还达不到1%。

（六）高素质人力资源短缺及研发能力成为影响我国造船业发展的瓶颈

从造船员工的数量来看，我国船舶工业有着相当大的优势，造船市场劳动力相对充足，从人员素质比较，韩国造船员工的素质最高，他们已经普遍掌握了相当的技术技能，适应能力强，计算机应用水平高，而中国造船工人的素质最低，在费用支出方面，我国员工的工资最低，日本最高。低工资低福利的状况，影响了员工创新的主动性和积极性，也影响了员工长久从事该行业的打算。

我国拥有20多个专业齐全的造船科研院校和研究所，培养了大批船舶设计和建造专业人才，虽然在人才数量上超过了韩日，但是在造船人才素质上和科研能力上都与韩日还有一定差距。我国船舶专业本科毕业生每年不足1000名，大约有一半毕业后不再在船舶行业工作，同时学校教学与实践有较大的脱节，学生毕业后不能很快地投入实际工作，另外我国船厂大量劳务工社会福利保障不全，工作也不稳定，没有长远打算，熟练工流失严重，如此生产出的产品工艺肯定与先进国家有一定差距。

（七）在数字化船舶设计和船舶建造技术方面相对落后

我国骨干船厂引进国外先进的船舶设计软件系统，如TRIBON和CADDSS等，并不断地进行二次开发及应用探讨，已初步建立了面向造船过程的计算机辅助数字化设计系统。目前数字化设计船舶基于3D模型的CAD／CAM虽已得到了广泛应用，但送审设计和生产设计之间的信息载体仍为纸质图纸，作为建造船舶的电子模型远没有实现。数字化的应用也局限于设计分析阶段，在船舶建造过程中CAE的应用程度相当低，而数字化造船更强调CAE技术在制造过程中的应用。在船舶设计周期方面，日、韩等国先进造船企业船舶平均设计周期为100天左右，而我国船企一般要1年才能完成。

在数字化造船技术方面，世界船企竞争激烈，采用软件主要有CAD／CAM系统、NAPA三维CAD系统软件、Tribon造船系统等，其中Tribon造船系统是在当今造船界中最为流行的，受到很多船厂的青睐。总体而言，日本船企造船数字化技术应用整体水平最为先进，其次是韩国，而在数字化生产技术方面，我国与日韩造船业差距更大。

结论

从产业竞争力角度来看，一个国家的任何一个产业可以在某个阶段没有新产品，但绝不可以没有自己的创新体系和新产品的研发。如果不能建立自己的创新体系、研发体系和人才发展体系，难以实现自身长足的发展和科技进步。近几年来，国际海事组织（IMO）不断以强制性公约、规则等形式来加强对海洋环境乃至大气环境的保护。同时，越来越多的国际非政府组织、行业组织等也不断制定和推出新的行业标准，一些发达的国家和地区也在酝酿着指定或推行更为严格的区域性标准，这些对环保要求的日益严格，在很大程度上表明推进绿色造船是未来船舶工业发展的大趋势，绿色造船的发展趋势必须引起船舶设计和制造企业高度重视并加以研究。

我国造船业必须引入新的战略思维，那种原有通过扩大产能或单纯进行技术研发的发展思路已经行不通了。应尽快通过加强集成创新和引进、消化吸收、再创新，分期分批突破和掌握一批关键技术和前沿技术，不断加大设计和创新的深度和广度，提高船型开发的整体能力和船舶建造的前沿科技含量，加大对关键共性技术的研发力度，提升船舶建造产业关键技术研发能力和创新能力，形成具备自主知识产权的产业体系，为实现船舶工业的可持续发展提供强有力的支撑。强化在国际海事组织中的话语权，积极参与国际海事组织对船舶建造标准的制定，同时依托技术平台构建起相对完整的产业链和产业集群，是推进我国造船业产业结构调整、国际产业优势地位提升和持续稳健发展的必由之路。

参考文献：

1.汤维余.造船材料.哈尔滨船舶工程学院社，1994

2.吴润辉.船舶焊接工艺.哈尔滨工程大学出版社，1996

3.顾善明.船用材料与加工工艺.人民交通出版社，2002

4.龚海燕.造船工程管理.哈尔滨工程大学出版社，2009