臺灣博碩士論文加值系統

本研究運用Rhino/Shipflow/Tecplot等應用軟體建立數值水槽。分別計算出在不同船型考慮因垂向負載吃水變動情況下，船模外型對其運動阻力的影響，研究中選用三種不同方塊係數船型作為測試模型，分別為海軍成功級軍艦(CB= 0.38)、浯江號交通船(CB=0.57)及HSVA油輪(CB=0.87)，利用數值模擬結果與該三型船模實驗之量測數據交相驗證，以建立數值水槽的標準計算模式，藉以研討水面船舶在不同垂向負載吃水條件的阻力特徵，並驗證數值流場模擬軟體-Shipflow在船舶設計上分析能力及其限制，來進行分析與討論，以供未來船形設計上的參考。

This research uses the commerical software such as Rhino, Shipflow and Tecplot etc. to build a numerical tank. The resistances of different ship models under different load conditions are predicted at various ship speeds. In this study, we chose three different the ship models of the block coefficient including a navy battle ship "Cheng-Gong class" (CB=0.38), a ferry "Wu-Chiang" (CB=0.57) and a tanker "HSVA" (CB=0.87) are analyzed. The results of the numerical simulations are employed to compare with the corresponding experimental measurements. At first, standard computations mode of the numerical tank validate with the experimental results are conducted. Then, we can use this numerical approach to discuss the characteristics of ship resistance in different load situation; meanwhile, we want to check and test the analytical capacity and restriction of the simulation software, "Shipflow" ,which is used to solve the computational flow-field on ship design, and then we can proceed to analyze and discuss. It can be provided for the reference of the ship shape design in the future.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
1. 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究步驟 2
1.2.1 前處理 3
1.2.2 中處理 4
1.2.3 後處理 5
1.3 水面運動載具阻力之種類 5
1.4 運用Froude相似律求實船總阻力係數Ct與數值計算結果比較 7
2. Shipflow流場分析之數值方法 10
2.1 流場分割區域計算法(The Zonal Approach) 10
2.2 勢流理論統御方程式 11
2.3 邊界層理論統御方程式 14
2.4 紊流理論統御方程式 15
3. HSVA Tanker流場數值模擬 19
3.1 HSVA Tanker幾何外型與計算網格構建 19
3.2 HSVA Tanker計算網格數測試及數值模擬結果驗證 24
3.3 HSVA Tanker在不同負載實驗與數值計算結果 34
4. 浯江號交通船流場數值模擬 39
4.1 浯江號交通船幾何外型與計算網格構建 39
4.2 浯江號計算網格數測試及數值模擬結果驗證 42
4.3 浯江號交通船在不同負載實驗與數值計算結果 51
5. 成功級軍艦流場數值模擬 54
5.1 成功級軍艦幾何外型與計算網格構建 54
5.2 成功級軍艦計算網格數測試及數值模擬結果驗證 56
6. 結論 65
參考文獻 67
附錄 數值流場模擬軟體-Shipflow簡介 70
自傳 81

[1] Moraes, H. B., Vasconcellos, J. M. and Latorre, R. G., “Wave resistance for
high-speed catamarans,” Ocean Engineering, Vol.31, pp. 2253-2283, 2004.
[2] Chen, P. F., Huang, C. H., “An Inverse Hull Design Approach in Minimizing the Ship Wave,” Ocean Engineering, Vol.31, pp. 1683-1712, 2004.
[3] Chen, P. F., Huang, C. H., Fang, M. C. and Chou, J. H., “An Inverse Design Approach in Determining the Optimal Shape of Bulbous Bow With Experimental Verification,” Journal of Ship Research, Vol.50, No.1, pp. 1-14, 2006.
[4] 陳柏汎，“反算設計法於最適化船形預測之研究”，博士論文，國立成功
大學造船暨船舶機械工程研究所，臺南，第103-104頁，2004。
[5] 黃智偉，“自由液面影響下之水下潛體運動流場數值模擬分析”，碩士論
文，國防大學中正理工學院造船工程研究所，第59-76頁，2004。
[6] 楊啟生，“鮪釣漁船艏艉船型創新設計之研究”，碩士論文，國立成功大
學造船暨船舶機械工程研究所，臺南，第53頁，2004。
[7] 卓永堂，“球型船艏對船舶運動與阻力之影響評估”，碩士論文，國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所，臺南，第30頁，2003。
[8] 周家宏，“最佳化船型預估之研究”，碩士論文，國立成功大學造船暨船
舶機械工程研究所，臺南，第84-87頁，2002。
[9] 陳克仁、陳柏汎、李志義，“高速船艇之CFD流場分析”，第12屆中國造
船暨輪機工程研討會論文集，桃園大溪，第321-327頁，1999。
[10] 陳柏汎、陳良駿、蔡坤宗，“20300載重噸散裝貨輪船舶線形之開發”，第15屆中國造船暨輪機工程研討會論文集，高雄，第724-727頁，2003。
[11] 陳柏汎、陳良駿、蔡坤宗，“新一代超巴拿馬極限型5500TEU貨櫃輪船體線形之開發”，第16屆中國造船暨輪機工程研討會論文集，台南，第720-727頁，2004。
[12] 陳柏汎、陳良駿、蔡坤宗，“新一代1800TEU貨櫃輪之線形設計開發”，第17屆中國造船暨輪機工程研討會論文集，臺北，2005。
[13] http://www.unige.ch/sciences/chifi/cpb/windig.htm。
[14] Rhinoceros Training Manual Level 1 , 2, Robert McNeel & Associates, pp. 10-54, 2003.
[15] 李湘君，“船型對塗裝減阻影響及效能評估”，碩士論文，國防大學中正理工學院造船工程研究所，2005。
[16] Larsson, L., Shipflow Theoretical Manual, FLOWTECH International AB,
Gothenburg, Sweden, pp. 10-54, 1993.
[17] Larsson, L., Shipflow 2.5 Examples Manual, FLOWTECH International AB,
Gothenburg, Sweden, pp. 9-1, 1999.
[18] Larsson, L., Shipflow Users Manual, FLOWTECH International AB,
Gothenburg, Sweden, pp. 2-10, 1993.
[19] Woo, E. L., Karafiath, G. and Borda, G., “Ship-Model Correlation of Powering Performance on USS Oliver Hazard Perry, FFG-7 Class,” Marine Technology, Vol.20, pp. 35-52, 1983.
[20] 戴堯天、劉衿友、陸磐安，造船原理，國立台灣大學造船工程研究所，第236頁，1975。