深水和浅水中变高宽比半潜式船体水动力学研究

半潜式航行器将其大部分船体保持在水下，同时在水面上维持一个小型平台。由于其特殊性质，包括低水上轮廓、在某些速度范围内降低的波浪阻力以及可能更好的适航性，这类航行器可用于海军作战和民用运输。然而，这些海洋航行器的水动力学特性尚未得到充分研究。本工作通过计算建模，探索了几种半潜式船体变体在深水和有限水深条件下、一系列速度范围内的稳态水动力特性。利用Suboff模型在近水面状态下的实验数据进行了验证和确认研究。对该船体以及另外两种通过修改原始Suboff几何形状生成的、体积相似但宽度不同的窄型和宽型船体进行了参数化模拟。计算结果表明，窄型船体在深水中表现优异，具有较低的阻力、较小的向下吸力和较小的纵向力矩。然而，在浅水作业中，由于窄型船体与海底之间的间隙较小，其阻力明显大于相同排水量的其他船体。文中给出了所研究船体的主要水动力特性和波型图。这些发现对半潜式航行器的设计者具有参考价值。