基于Fluent的桨—舵—毂帽鳍水动力性能研究

发布时间：2017-10-21 07:47

  本文关键词：基于Fluent的桨—舵—毂帽鳍水动力性能研究

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【摘要】：随着国际石油价格上涨、环境问题日益突出,全球都在提倡节能减排技术。船舶航运业消耗的能源占比较重,提高船舶的节能效率是我国船舶业的重点。螺旋桨是为船舶提供动力的装置,船舶在航行中螺旋桨的推进效率不仅与自身参数相关,还会受桨后舵、船体等其他装置的影响。首先,利用Fluent软件计算DTMB P4119桨在不同进速系数下的敞水性能,根据数值模拟计算结果,将其与试验值结果进行误差计算,两者误差满足精度要求,因此验证了Fluent软件计算螺旋桨水动力性能的可行性。其次,建立桨-舵系统模型,利用Fluent软件在不同的进速系数下进行一系列的数值模拟计算,通过与敞水桨模型计算结果对比,桨-舵模型的效率增益最大为2.5851%,从而说明舵在船舶建造初期也可以作为一种较好的节能装置。最后,建立桨-舵-鳍模型,通过对毂帽鳍直径、安装角、轴向位置三种不同参数下模型进行数值模拟,确定出在有舵影响情况下的毂帽鳍最佳参数,确定出的最佳参数与无舵影响下的毂帽鳍最佳参数一致。最终建立最佳参数下的桨-舵-鳍模型,与敞水桨相比效率增益最大为3.7833%,与加鳍桨相比效率增益最大为2.4766%。
【关键词】：Fluent 螺旋桨毂帽鳍 舵 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 论文的研究目的与意义8-9
• 1.2 毂帽鳍的研究进展与现状9-12
• 1.2.1 毂帽鳍的发展历程9-11
• 1.2.2 毂帽鳍研究现状11-12
• 1.2.3 考虑舵影响的毂帽鳍节能效果研究情况12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 2 CFD软件及计算模型及介绍14-22
• 2.1 Gambit软件介绍14-15
• 2.1.1 Gambit软件的主要特点14
• 2.1.2 Gambit软件使用流程14-15
• 2.2 Fluent软件介绍15-16
• 2.2.1 Fluent软件基本组成15
• 2.2.2 Fluent软件的求解流程15-16
• 2.3 船舶流体力学基本控制方程16-17
• 2.3.1 质量守恒方程(连续性方程)16-17
• 2.3.2 动量守恒方程(N-S方程)17
• 2.4 湍流模型17-20
• 2.5 MRF模型介绍20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 3 数值模拟DTMB P4119桨敞水性能可靠性验证22-31
• 3.1 控制方程22
• 3.2 湍流模型22-23
• 3.3 螺旋桨建模23-26
• 3.3.1 桨叶模型建立23-25
• 3.3.2 桨毂模型建立25-26
• 3.3.3 螺旋桨模型建立26
• 3.4 计算域的选取26-27
• 3.5 网格划分27-28
• 3.6 边界条件设置与求解参数设置28
• 3.7 计算结果分析28-30
• 3.8 本章小结30-31
• 4 桨-舵系统的水动力性能分析31-46
• 4.1 概述31
• 4.2 桨舵干扰发展的研究31
• 4.3 桨-舵模型以及计算域建立31-33
• 4.4 桨-舵模型网格划分以及边界条件设置33-34
• 4.5 桨-舵系统水动力性能计算结果分析34-45
• 4.5.1 数值结果分析34-36
• 4.5.2 压强云图分析36-45
• 4.6 本章小结45-46
• 5 桨-舵-鳍系统水动力性能分析46-61
• 5.1 概述46
• 5.2 桨-舵-鳍系统模型建立46-47
• 5.3 桨舵干扰下的毂帽鳍参数选取47-55
• 5.3.1 毂帽鳍直径对推进效率的影响47-51
• 5.3.2 毂帽鳍安装角对推进效率的影响51-54
• 5.3.3 毂帽鳍轴向位置对推进效率的影响54-55
• 5.4 最佳设计参数下毂帽鳍节能效果55-60
• 5.4.1 无舵情况下毂帽鳍节能效果56-57
• 5.4.2 有舵情况下毂帽鳍节能效果57-59
• 5.4.3 尾涡云图分析59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-62
• 参考文献62-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 徐梦雨;纪卓尚;管官;;螺旋桨毂帽鳍参数定量设定的优化匹配研究[J];船舶工程;2014年S1期

2 王超;常欣;黄胜;郑建成;;影响桨毂帽鳍助推效率的主要参数[J];海军工程大学学报;2010年04期

3 胡志安,周汉仁;螺旋桨毂帽鳍性能计算与形状决定[J];水动力学研究与进展(A辑);1991年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王贵彪;拖网渔船导管桨—舵干扰的水动力性能研究[D];浙江海洋学院;2013年

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本文编号：1072133