船舶压浪板设计优化及应用

发布时间：2020-11-06 18:36

　　 船舶是世界能源的重要搬运工,航运市场价值实现的载体,同时也是重度能源依赖型机械,船舶节能已经涉及到船舶制造过程的每一个环节。但是,面对当今低迷的海运市场,新造船数量在逐年递减,对现代船舶的减阻节能研究成为一大热点。目前有众多减阻方法应用在船舶上,比如肋条减阻法、气幕减阻法、气泡减阻法和高分子聚合物添加剂减阻法等等,其中技术难度不一,有的改变船舶航行状态,有的在船体增加物质或者附体结构,最终达到减阻节能的效果。首先借鉴滑行艇中常用的减阻附体——压浪板,对其作了一系列的研究,提出了多种不同压浪板形式,依托目前阻力预报应用较广的数值模拟仿真技术,利用CFD商用软件STAR-CCM+分别进行数值模拟分析。首先通过KCS标准船型的数值模拟验证计算软件和相关方法的可行性和精确度,然后探讨了不同形式的压浪板在不同尺度参数下对船舶阻力性能的影响。然后对船舶的快速性能有较高要求的消防船船型为压浪板的安装载体,在数值仿真过程中对压浪板的形状进行优选,并针对最优形状的相关尺度参数(包括长度、宽度和角度)进行优化分析,得到减阻率最高的最优压浪板,并对其减阻机理和减阻效果进行了较为详细的剖析,接着简要探究了最优压浪板与双尾鳍共同作用下对船舶航行阻力性能的影响,并取得了较好的减阻效果。最后利用STAR-CCM+,对船舶航行时的阻力进行准确预报,在一系列压浪板作用效果的研究过程中,得到了加装不同形式压浪板后船舶阻力性能的规律性变化,该规律对中高速船舶安装压浪板后的阻力预报具有通用的指导意义和借鉴作用以及较高的工程应用价值。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U663
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 压浪板的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文的主要工作
2 CFD数值模拟相关理论
    2.1 流体运动的控制方程
    2.2 控制方程的离散方法
    2.3 网格划分理论
    2.4 湍流数值模拟
        2.4.1 直接数值模拟
        2.4.2 雷诺平均模拟
        2.4.3 大涡数值模拟
    2.5 VOF两相流模型
        2.5.1 欧拉法
        2.5.2 界面捕捉两相VOF
    2.6 边界条件
        2.6.1 壁面边界条件
        2.6.2 入口边界条件
        2.6.3 出口边界条件
        2.6.4 对称边界条件
    2.7 本章小结
3 船舶阻力性能计算
    3.1 KCS船阻力计算验证
    3.2 船舶建模
        3.2.1 船体几何建模
        3.2.2 流域建立
    3.3 网格划分
    3.4 阻力性能计算
        3.4.1 数值模拟阻力计算
        3.4.2 数值模拟验证 1957 ITTC公式
    3.5 本章小结
4 压浪板形状及尺寸参数对船舶阻力性能的影响
    4.1 压浪板形状对船舶阻力的影响
        4.1.1 平面型压浪板对船舶阻力的影响
        4.1.2 曲面型压浪板对船舶阻力的影响
    4.2 压浪板长度对船舶阻力的影响
    4.3 压浪板宽度对船舶阻力的影响
    4.4 压浪板角度对船舶阻力的影响
    4.5 本章小结
5 安装最优压浪板船减阻性能分析
    5.1 安装最优压浪板船的阻力计算分析
    5.2 减阻性能分析
        5.2.1 最优压浪板的减阻机理分析
        5.2.2 最优压浪板的减阻效果分析
    5.3 压浪板在双尾鳍消防船上的应用简介
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2873512