船体阻力计算中网格划分方法研究

A. 计算网格的布置及参数选取

考虑到采空区上覆岩层岩性厚度和煤层厚度、埋藏条件不一，地形、开采深度变化大，本次研究采用全区均匀布点的计算方法。计算点位置即50m×50m网格的节点，共计347个(图3.17)。

每个点逐一计算。计算所需参数包括:煤层开采厚度M、煤层倾角α、煤层开采深度H、充分采动角(下边界充分采动角ψ₁、上边界充分采动角ψ₂、走向充分采动角ψ₃)，最大下沉角θ，边界角(走向边界角δ₀、下山边界角β₀、上山边界角γ₀)。

(1)二₁煤层开采厚度的确定

采空区开采厚度依据已有钻孔资料中二₁煤厚度，利用地质统计学中的克里金(Kring)法进行空间插值。在煤厚大于2m的地点，采厚按照实际煤厚计算，煤厚小于2m的地点采厚按2m取值，插值的结果如图3.18所示。

图3.17 计算网格节点分布图

图3.18 二₁煤层上部山西组(P₁sh)厚度h等值线图(单位:m)

(2)二₁煤层倾角的确定

在采空区范围内二₁煤层倾角并不相同。为了确定各计算点的α值，本次研究根据郑州市矿务局提供的二₁煤底板等高线图，采用MapGIS软件将其数字化，并用DEM分析模块确定倾角的平面分布，以选取各计算点的α值。

(3)开采深度H的确定

开采深度H主要利用地表高程Z₁、二₁煤层底板高程Z₂、二₁煤层开采厚度M，用下面公式计算:

煤矿山地质环境问题一体化治理研究

其中地面高程利用该区数字化地形图，用MapGIS的DEM分析模块在具有高程属性的等高线上自动提取离散的高程点，再经过克里金法插值转化为规则网数据，生成地表grid模型;二₁煤底板高程采用上面同样的方法，生成二₁煤底板高程grid模型;二₁煤采厚用前述(图3.14)计算值，计算过程同上;将相应的grid模型用式(3.8)计算，则得出各计算点二₁煤层开采深度H(图3.19)。

图3.19 二₁煤层开采深度等值线图(单位:m)

(4)下沉系数q的确定

本次研究中，下沉系数q的确定方法为:利用已有钻孔资料，分别计算二₁煤层之上各时代地层的综合评价指标S_j和厚度h_j，其中S_j按下式计算:

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式中:S_j为覆岩的综合评价指标;h_ji为j时代地层中不同岩性层i的厚度;Q_ji为j时代地层中不同岩性层i的综合评价指标。

由于二₁煤层采区地表出露的地层主要为下石盒子组(P₁x)或第四系(Q)，第四系盖层厚度的分布不均且不能用区域厚度替代，所以，在具体计算时，分别用克里金插值法得出山西组和下石盒子组的厚度并用采深反推Q的厚度，计算相应的S_j(图3.20)和h_j(图3.18)，再利用计算点的采深、分别计算覆岩综合评价指标P和q。P和q的计算详见3.3.1。

图3.20 二₁煤层上部山西组(P₁sh)岩性综合评价指标参数S等值线图

(5)角量参数

由于红旗矿没有地表变形监测资料，本次研究参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》所提供的河南省焦作、鹤壁、平顶山、义马等煤矿区的角量参数(见表3.3)。

(6)充分采动系数n₁、n₂

n₁、n₂为沿倾向和走向的充分采动程度系数，其值可按下式(邹友峰等，2003)进行计算:

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式中:D₀₁、D₀₂分别为地表达到充分采动时采空区沿倾向和沿走向的临界长度;D₁、D₂分别为计算点沿倾向和走向距采空边界最短距离的2倍。当L₁、L₂分别为预计点沿倾向和走向距采空边界的距离时，D₁=2L₁，D₂=2L₂。当n₁、n₂同时大于或等于1时，则采空区内该点达到充分采动状态，计算时对应n₁、n₂同时取值为1。

当开采深度H、最大下沉角θ、下边界充分采动角ψ₁、上边界充分采动角ψ₂和走向充分采动角ψ₃已知时，采空区临界长度的值应为(邹友峰等，2003):

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研究区内地质条件较简单，无大的地质构造，上覆岩层分布较均匀，因此在进行计算评价时，下边界充分采动角ψ₁、上边界充分采动角ψ₂、走向充分采动角ψ₃、最大下沉角θ都取一个平均值。但是由于研究区地形复杂，地形条件变化大，因此采深变化较大，在计算时必须按提取的各点采深进行计算，研究区内煤层为缓倾斜煤层，煤层倾角变化不大，但在具体计算时也是按照提取的各点的倾角进行计算。将表3.3的参数带入上式中，可得

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由于研究区内煤层为缓倾斜煤层，煤层倾角变化不大，为2°～10°，平均6.9°，因此:

D₀₁=0.751H～0.757H

D₀₂=0.824H

当D₁达到(0.751～0.757)H，即采空区某一点沿倾向距采空边界的距离L₁达到或大于(0.376～0.379)H，同时D₂达到0.824H，即该点沿走向距采空区边界的距离L₂达到0.412H时，则该点达到充分采动状态。

采空区内，煤层采深H整体的变化呈自东南向西北逐渐增大的趋势。采空区的东南部，采深为100～180m，西北部则增大到150～250m。因此，采空区东南部的点，当沿倾向距边界的距离L₁达到37.6～68.2m，同时沿走向距边界的距离达到41.2～74.1m时，n₁、n₂同时大于或等于1，该点可达到充分采动状态，计算时，n₁、n₂取值为1。而在西北部的点，当沿倾向距边界的距离L₁达到56.4～94m，同时沿走向距边界的距离达到61.8～103m时，n₁、n₂同时大于或等于1，该点可达到充分采动状态，计算时，n₁、n₂取值为1。

具体计算时，应按照提取各点的各自的采深H和倾角，计算出各点各自的临界长度D₀₁、D₀₂，再根据采空区分布图，可得出各预计计算点距采空边界的距离L₁、L₂，即可得出各预计计算点的D₁、D₂，再由式(3.10)可计算出各点n₁、n₂。当预计计算点计算出的倾向和走向充分采动程度系数n₁、n₂大于1时，该点可达到充分采动状态，计算时对应的值取1。

B. 水的阻力系数c大概多少船在水中行驶速度高低如何划分

1. 船的阻力与船速
功率P=FV,F为空气和水等对船的阻力,V为船速.而阻力又与速度有关,因此不知道速度也就不知道功率P.注:F=KV^n(K为一定值,n 为多少我也不清楚,但由此可知,当速度极小时,功率趋向于0.

2. 船舶阻力答案
高速航行时水上部分船体阻力最大。

这个问题我猜你应该问的是水上部分和水下部分那个阻力最大，根据我的推断应该是水上部分，也就是空气对船体的阻力。因为高速航行时由于水的浮力和船体对水的升力。船体明显会抬出水面不少，加上船体对水的冲击力，船体前的水会自然形成分流效应。这时水下部分的阻力就会明显减少。水面部分的面积增大阻力也自然增大

3. 船在水中运动速度和阻力关系
来自水流时的动能此迅和划船的反作用力

4. 船的阻力与船速的关系
只要航向与风不平行，就可以在某个角度上航速快过风速。

原理么，勾股定理。==================== 补充： 风作用在风帆上由于气流流速不同产生压力差，是个流体力学问题，作用力大小与风和帆的相对速度正相关，当船航向与风平行的时候，假设没有空气阻力与海水的阻力，那当船速与风速相同的时候，风帆就不产生推力了，也就无法继续加速，由于存在各种阻力在现实中，顺风开是无法超过风速的，所以开帆船的目标是保持风帆与风相对风速。所以为了保证持续动力，帆船会采用逆风“Z”形折返前进，这时候帆船的速度能有多快只与船身的阻力相关了。
5. 船的阻力与速度关系
船舶螺旋桨转速大小和行驶速度有一定关系，但是不是定量的，由于水的特性各型船用螺旋桨都有自己的最佳转速，而螺旋桨和船速则是体现在最大转速下的推水量和推水速度和阻力关系上，可以说转速快不一定速度快，但是时速超过30节的肯定是速度快转速肯定快，由于水是不可压缩的所以高转速下水会形成空泡和真空区导致动力浪费，因此各个航速和转速的螺旋桨都有不同的设计

6. 船舶的阻力有哪些
你的意思是计算船舶的摩擦阻力。

1. 船的排水量是多少？缺这个条件算不出来。除非根据经验估算空船重量，加上2000t得到一个估算值的排水量。

2. 然后先求船体湿隐信面积，需要知道总排水量，求的方形系数，按照经验公式求出湿面积；

3. 计算雷诺数；3. 根据平板摩擦阻力公式计算或者查表求摩擦阻力系数Cf4. 取粗糙度补贴系数5. 根据船体摩擦阻力计算公式计算得出结果。

7. 船的阻力与船速有关吗
请问，你怎么对前后两个“船速”，特别是后者，是如何定义灶扒轮的？如果后者是“船相对于水的速度”，那就没问题。如果是“船在静水中的速度”，那就不好说了。但是，简化假设：

1.船的输出功率恒定，且“速度”均为平衡时的“速度”。

2.船在水中受到的阻力仅与船和水的相对运动有关。那么，可以得出前面结论……

8. 船舶的总阻力与航速
常规航速船舶的球鼻首的兴波与主船体的首横波形成有利干扰，使得兴波阻力得以减少。成功设计的球鼻首能使船舶总阻力减少10－15％。 对于航速较低的肥大船，减阻激励并不是因为球鼻首造成有利波系干扰的缘故，而是由于加装了球鼻首后，使得首部水线的坡度有明显减小，以致船首波的陡直程度有所减小，波浪的破碎随之减小，从而使破波阻力下降。

9. 船的阻力系数
载重不同、航速不同，阻力不同！

可由 P=FV 进行计算

得出水流对船的最大阻力 f=P最大/V最大

阻力系数应和阻力相关，阻力又和船速相关——f

即阻力系数也是变化

C. cae如何确定网格的尺寸

在CAE（计算机辅助工程）中，网格尺寸的确定通常需要考虑多个因素，如模型的几何形状、分析要求、计算精度等。下面是一些常用的方法和原则：

根据几何形状确定：网格尺寸通常应该与几何形状相匹配，以保证计算精度和准确性。具体来说，可以根据模型的特点和早明桐细节，确定局部尺寸和全局尺寸，并结陆坦合划分方式进行划分。

根据分析要求确定：不同的分析要求可能需要不同的网格尺寸来满足，如流体动力学分析、热传递分析、应力分析等。在选择网格尺寸时，应该根据实际情况进行调整，并通过敏感性分析来检验结果的可靠性。

根据计算精度确定：网格尺寸的大小直接影响计算精度和计算时间。如果槐轿网格尺寸过小，会导致计算量大、耗时长，而如果网格尺寸过大，则可能会影响计算精度和模拟效果。因此，在确定网格尺寸时需要权衡计算精度和计算效率两方面的因素。

D. 如何对负泊松比结构划分网格

对于负泊松比结构的闹缓者网格划分，可以采用以下方法：
1、选择合适的网格划分液薯软件：选择一款适哪谈合负泊松比结构的网格划分软件。
2、确定网格划分方案。
3、进行网格划分。
4、进行网格质量检查和修正。
5、导入到计算软件中进行计算。

E. ANSYS FLUENT船体阻力计算

1、 建立几何模型，可以用 ProE 之类的，简单的可以用 Gambit 或 ICEMCFD 直接画。 2、 用 Gambit 或闷闭 ICEM CFD 等软件划分网格。 3、 导入网格，设定求解的模型，层流还是湍流。 4 、设置流体物性。 5 、设定蚂梁裂边界条件、环境压力等参数。 6、 设置各方程的离散格式及求解的方法。 7、 设置需要监视的参数和残差。 8、 开始计算。 9 、检查结果是否收敛。需要使用高阶离散格式的话渣伍，修改后再迭代。 10 、后处理，输出结果进行分析。

F. 有限元分析为什么要进行网格划分

由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否，各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高。

对于四面体单元，如果不使用中间节点，在很多问题中将会产生不正确的结果，如果使用中间节点将会引起求解时间、收敛速度等方面的一系列问题，因此人们迫切的希望自动六面体网格功能的出现。

自适应性网格划分是指在现有网格基础上，根据有限元计算结果估计计算误差、重新划分网格和再计算的一个循环过程。

对于许多工程实际问题，在整个求解过程中，模型的某些区域册锋将会产生很大的应变，引起单元畸变，从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确，因此必须进行网格自动重划分。

(6)船体阻力计算中网格划分方法研究扩展阅读

应扒派用领域：

有限元数值模拟技术是提升产品质量、缩短设计周期、提高产品竞争力的一项有效手段，所以，随着计算机技术和计算方法的发展，有限元法在工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重视和应用，已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径。

从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、春姿贺国防军工、船舶、铁道、石化、能源和科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。

G. 船舶在水中航行主要阻力

海船的航行阻力主要是水流阻力与兴波阻力，而内河船舶的航行阻力则主要由水流阻力与坡降阻力构成。

船舶航行阻力是指船舶航行时，作用于船体上阻止船舶运动的力，包括空气团薯阻力和水阻力。内河船舶航行阻力计算对于滩险整治规划、船舶设计与制造均具有重要的实际应用价值。但航行于山区航道的内河船舶与海船的航行条件存在巨大差异。

船舶航行阻力是指船舶航行时，作用于船体上阻止船舶运动的力。包括空气阻力和水阻力。在一般民用船舶中，空气阻力仅为总阻力的2%~4%。水阻力包括两部分，一是突出于船体以外的舵、轴和批龙骨等所受的附加阻力；二是哗或歼船体本身所受的阻力即裸体阻力。附加阻力一般仅占总阻力的3%~10%。

船舶航行阻力构成

内河船舶航行阻力计算对于滩险整治规划、船舶设计与制造均具有重要的实际应用价值。但航行于山区航道的内河船舶与海船的航行条件存在巨大差异。在我国，内河船舶水流阻力通常以兹万科夫公式为基础进行计算，已有不少研究成果，而坡降阻力计算是一个纯力学问题，求解较简单。

在此基础上，考虑滩险特性，在各种流速～比降组合情况下进行航行阻力与船舶推力的受力平衡，即可计算得到通航水力指标。作为航道水流条件标准的水力指标，在部分重要的内乱冲河航道上已较明确，而其他更多的内河航道却没有明确标准。

H. 船舶在航行过程中所受到的阻力有哪些

船舶在航行过程中孝薯所受到的阻力有空气阻力和水的阻力。

船舶航行时所受到的流体对航行的抵抗蚂派力是由流体（水和空气）对船体的作用合力投影于下与航行方向相反方向上的分量。按不同的分类方法，可划分为多种成分，如摩擦阻力、压阻力、附体阻力、空气阻力、破波阻力、粘性阻力、粘压阻力、剩余阻力以及波型阻力等。

船舶阻力包括水阻力和空气阻力。由于水的密度比空气大800多倍，所以船舶在海上航行时，主要考虑船体水阻力。

进一步把水阻力分成船体在静水中航行时的静水阻力和波限中的阻力增加值（亦称为汹涛阻力）两部分。静水阻力通常分成裸船体阻力和附体阻力两闷慎贺部分。

所谓附体阻力是指突出于裸船体之外的附属体如舵、舭龙骨、轴支架等所增加的阻力值。根据这种处理力法，船舶在水中航行时所受到的阻力通常分为两大部分：一是裸船体在静水中所受到的裸船体阻力，另一部分是附加阻力，包括空气阻力、汹涛阻力和附体阳力。