风帆助航船涡激振动研究

发布时间：2019-09-25 21:46

【摘要】：在能源问题和环境污染问题受到全球的广泛关注后,船舶设计者们对风能的开发利用的研究也日益深入,风帆助航船舶是船舶风能利用的主要方式。目前人们针对风帆助航的研究主要集中在风帆的空气动力特性预报、风帆影响下的船舶稳性校核、风帆和主机的匹配和风帆及桅杆的强度校核等方面。这些都是风帆助航技术的基础性研究,实际风帆的设计中还有很多可能出现的细节问题需要克服,而本文将针对在VLCC油轮甲板上加装的助航风帆的风致涡激振动现象进行研究。本文的研究方法主要采用CFD数值计算,建立典型的翼帆风流场模型并计算,本文采用商业CFD软件进行数值计算。为了验证数值模拟方法的可靠性,本文首先对经典圆柱绕流现象进行数值计算。本文通过对Re=1.95×104时的圆柱绕流进行计算。比较κ--ε湍流模型和SSTκ-ω湍流模型的在涡激振动模拟中适用性,并且验证软件中的计算设置的可行性,证明了数值模拟方法的可行性。本文对airfoil型翼帆的1：25缩尺模型进行CFD计算。本文研究了翼帆攻角、来流速度、梯度风速和对帆干扰等因素对翼帆涡激振动的影响。通过对计算结果的分析可知,翼帆只在一定攻角范围内发生涡激振动现象,并且泄涡频率在起振攻角时最大,随着攻角增大频率逐渐降低。在一定风速范围内,来流风速越大,泄涡频率也大,所以最大风速也是决定泄涡频率范围的关键因素。梯度风速会加剧涡激振动,对帆之间的干扰跟翼帆之间的干扰形式有关,翼帆不偏转时在10°攻角时抑制振动,在15°攻角会增大泄涡频率,而翼帆偏转时会抑制涡振现象使对帆的泄涡频率明显降低。
【图文】：

逑ｍｍｍ逡逑图１．１新爱德丸号逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｈｉｎ邋Ａｉｔｏｋｕ邋Ｍａｒｕ逡逑２）第二阶段：２０世纪８０年代初？８０年代末期逡逑在这一阶段风帆助航技术有较大的提升，积累了一定经验，风帆助航船也更加大型逡逑化了。日本在这段时间借助“新爱德丸”号风帆助航船的设计和建造经验，又建造了“爱逡逑德丸”、“扇蓉丸”、“日产丸”等风帆助航船。１９８４年日本继续建造了“白件先锋丸”逡逑号和一艘３１０００ｔ的风帆助航散货船，，。这期间美国继续对硬质风翼、三角软帆和Ｆｌｅｔｔｎｅｒ逡逑旋筒帆等进行了研究。法国某大学的Ｌ．Ｍａｍｗａｒｄ教授带领团队在８０年代初发明了一种逡逑更加高效和可靠的新型的祸轮帆，随后安装在“阿尔西纳”上进行实船实验，实验表明逡逑在风速１３ｍ／ｓ时可以节能约５５％？６０％［５］。逡逑＾逦‘邋．】＇■邋ｊＪＳＳ逡逑图１．２邋“阿尔西纳”号逡逑Ｆｉｇ．邋１．

图１．１新爱德丸号逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｈｉｎ邋Ａｉｔｏｋｕ邋Ｍａｒｕ逡逑
【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】：U661.44;U674.92

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 许学彦;华汉金;李志春;;矩形硬帆间相互干扰的试验研究[J];船舶工程;1989年02期

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1 姜天华;大跨度桥梁风致振动控制研究[D];武汉理工大学;2009年

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1 邹方茂;风力机翼型大攻角下涡致振动的数值分析[D];华中科技大学;2013年

本文编号：2541629