Оценка параметров волн при движении некоторых тел простой формы в свободном потоке численными методами

В статье рассматриваются особенности волнообразования при движении со скоростями от 7 м/с до 11,7 м/с тел различной формы: шара, эллипсоида, модифицированного тела Вигли и продольного цилиндра с обтекателями с L/B = 1, 2, 4, 6, 8, 16 при изменении осадок от 0,465 м до 0,865 м. Представлены результаты численного моделирования с помощью программного комплекса NUMECA/FineMarineТМ. Приведены зависимости коэффициентов полного сопротивления и высот генерируемых волн от чисел Фруда. Показано влияние основных размерений и формы тел на коэффициент полного сопротивления и генерируемых высот волн, а также нелинейность процесса волнообразования при изменении размеров тел и осадок. Полученные результаты будут использованы для исследований в области снижения волнового сопротивления большегрузного катамарана за счет интерференции волновых систем, создаваемых его корпусами и устанавливаемым в междукорпусном пространстве дополнительным телом, образующим с судном единый гидродинамический комплекс.

1. Mandru A. Experimental study on catamaran hydrodynamics / A. Mandru, F. Pacuraru // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 916. – P. 012060. – DOI 10.1088/1757-899X/916/1/012060.

2. Saha G.K. Hydrodynamic optimization of a catamaran hull with large bow and stern bulbs installed on the center plane of the catamaran / G.K. Saha, K. Suzuki, H. Kai // Marine Science and Technology. – 2005. – Vol. 10, No. 1. – P. 32 – 40. – DOI 10.1007/s00773-004-0186-6.

3. Danisman D.B. Numerical and experimental investigation of the effect of bow flare angle on the resistance and seakeeping performance of catamarans / D.B. Danisman // Ocean Engineering. – 2014. – Vol. 91. – P. 227 – 234.

4. Havelock T.H. The wave resistance of a spheroid / T.H. Havelock // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. – 1931. – Vol. 131, No. 817. – Р. 275 – 285.

5. Havelock T.H. The wave resistance of an ellipsoid / T.H. Havelock // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. – 1931. – Vol. 132, No. 820. – Р. 480 – 486.

6. Kinoshita M. Wave-making resistance of a submerged spheroid, ellipsoid and a ship in a shallow sea / M. Kinoshita, T. Inui // Journal of Zosen Kiokai. – 1953. – Vol. 1953, Issue 75. – P. 119 – 135.

7. Huan J. Design of minimum drag bodies in incompressible laminar flow / J. Huan, V. Modi // Inverse Problems in Engineering. – 1996. – Vol. 3, No. 4. – P. 233 – 260. – DOI 10.1080/174159796088027626.

8. Benham G.P. Wave drag on asymmetric bodies / G.P. Benham, J.P. Boucher, R. Labbé, M. Benzaquen et al. // Journal of Fluid Mechanics. – 2019. – Vol. 878. – P. 147 – 168.

9. Петров А.А. Оценка ходкости судна на открытой воде после демонтажа носового бульба / А.А. Петров, А.А. Рябова, Ф.С. Рябов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. – 2021. – № 64/65. – С. 27 – 36. – EDN IEHYBY.

10. Чебан Е.Ю. Особенности волнообразования некоторых тел простой формы при больших числах Фруда // Транспорт. Горизонты развития – 2023: м-лы междунар. науч.-практ. форума / Е.Ю. Чебан, А.И. Кожевников, С.В. Бушков; ФГБОУ ВО «ВГУВТ». – 2023. [Электронный ресурс] URL: http://вф-река-море.рф/2023/PDF/3_15.pdf.

11. Чебан Е.Ю. Предварительная оценка гидродинамических характеристик большегрузного катамарана на мелководье с помощью численных методов / Е.Ю. Чебан, Д.В. Никущенко, Т.В. Старкова, Д.О. Жигалов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. – 2024. – № 74. – С. 23 – 34. – EDN ZFDNTR.

12. Чебан Е.Ю. Исследование волнообразования большегрузного катамарана для внутренних водных путей численными методами / Е.Ю. Чебан, Е.А. Лукина, С.Г. Митрошин, О.В. Мартемьянова и др. // Морские интеллектуальные технологии. – 2023. – № 3-1 (61). – С. 210 –219. – DOI 10.37220/MIT.2023.61.3.021. – EDN PERDQG.

13. Чебан Е.Ю. Исследование волнообразования поплавков-бульбов большегрузного катамарана / Е.Ю. Чебан, А.И. Кожевников // Транспорт. Горизонты развития: труды 4-го Междунар. науч.-пром. форума, Нижний Новгород – Новосибирск – Владивосток – Самара, 23–26 апреля 2024 года. – Нижний Новгород: ВГУВТ, 2024. – С. 104. – EDN XPGFRW.

14. User Manual FINE™/Marine v8.2, Documentation v8.2 NUMECA International, 187-189, Chaussee de la Hulpe 1170 Brussels, Belgium.

15. Никущенко Д.В. Численные методы в механике жидкости: уч. пос. / Д.В. Никущенко. – СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2025. – 144 с.

16. Чебан Е.Ю. Исследование волнообразования поплавков для использования в качестве бульбов большегрузных катамаранов / Е.Ю. Чебан, А.И. Кожевников // Научные проблемы водного транспорта. – 2024. – № 78. – С. 84 – 96. – DOI 10.37890/jwt.vi78.456. – EDN NZMKRT.

17. Tuck E.O. Wave patterns and minimum wave resistance for high-speed vessels / E.O. Tuck, D.C. Scullen, L. Lazauskas // 24th Symposium on Naval Hydrodynamics, Fukuoka, Japan, 8–13 July. – 2002.