风帆优化及助航节能应用研究

发布时间：2017-03-18 17:09

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【摘要】：本文基于翼帆的空气动力学原理设计出一种优化翼型风帆,其升阻比比圆弧型风帆有较大提高；本文还对翼帆助航节能效果综合分析方法进行了研究,分析了由于安装翼帆使船舶产生的助航推力及其节能效果计算方法,还研究了由于安装助航风帆而产生的船舶初始横倾角及偏航角对船舶阻力造成的不利影响的计算修正方法；并以投资回收期指标分析了船舶安装翼帆的经济可行性；本文还对对安装翼型硬帆船舶航线优化的方法进行了研究,以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑了航海地理、海洋风况等因素,提出了一种装帆船舶航线优化方法。 以在青岛-吉达航线上安装本文翼帆的某8万吨级散货船为例作了计算验证,结果表明：本文提出的优化翼帆可节省主机功率8.39%,经横倾角和偏航角修正后实际可节省主机功率7.11%；船舶安装助航翼帆具有较好的经济性回报；以新加坡-台湾航线为例,按照本问航线优化方法提出了一条节能功率最大的优化航线。结果表明在本文提出的优化航线上单位面积风帆节能功率463.95w,比现有航线安装风帆船舶多节省功率76.7%。
【关键词】：风帆助航 风帆优化 翼帆 FLUENT 船舶节能 航线优化
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.31
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 风帆优化的目的和意义9
• 1.2 现代翼帆助航的发展与研究现状9-13
• 1.3 本文研究内容13-15
• 第2章 翼型优化15-57
• 2.1 翼帆与机翼15-17
• 2.1.1 翼剖面15-16
• 2.1.2 主要参数介绍16-17
• 2.2 翼型性能计算17-24
• 2.2.1 机翼气动特性计算原理17-19
• 2.2.2 FLUENT软件介绍19-21
• 2.2.3 翼型性能计算过程21-24
• 2.3 优化方法24-57
• 2.3.1 翼帆优化的设计思路24-25
• 2.3.2 多种参考帆型的对比分析25-46
• 2.3.3 优化帆型及其主要参数46-47
• 2.3.4 优化翼型风帆特征参数变化计算47-57
• 第3章 风帆助航节能效果综合分析方法57-68
• 3.1 风帆助航节能原理57-60
• 3.1.1 风帆助航推力分析原理57-58
• 3.1.2 航线介绍58-60
• 3.1.3 功率增益计算实例60
• 3.2 装帆船舶阻力修正60-63
• 3.2.1 船体阻力增值ΔRb修正61-62
• 3.2.2 舵阻力增值ΔRr修正62-63
• 3.3 翼帆面积63-64
• 3.4 节能计算实例64-65
• 3.5 船舶安装翼帆经济性分析65-68
• 第4章 装帆船舶航线优化方法68-76
• 4.1 目标函数68-69
• 4.2 流场数值计算方法69-70
• 4.3 现有航线与参考航线70-73
• 4.4 算例73-76
• 4.4.1 翼帆参数73
• 4.4.2 航线优化目标函数计算73-76
• 第5章 总结与展望76-77
• 5.1 本文总结76
• 5.2 本文研究展望76-77
• 参考文献77-79
• 致谢79

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘绪儒;风翼回转液压系统特性研究[D];大连海事大学;2013年

2 于人生;风翼实验平台建模与控制[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：254778