基于CFD的某船对转桨侧推器的性能预测

发布时间：2020-12-25 03:18

　　世界经济和科学技术的进步带动船舶行业蓬勃发展,对船舶的操纵性能提出了很大的要求,侧推器作为船舶辅助装置,其精准的定位性、良好操作性和能及时的避让暗礁和克服近岸效应等优点受到领域内专家和研究者的青睐。随着船舶的多元化和大型化,普通的螺旋桨已经不满足现状,因此人们将目标转向对转螺旋桨,因为对转螺旋桨的后桨能吸收前桨的涡流能量,从而提高能量利用率,并且有效的提高船舶的快速性和推进效率,解决单螺旋桨所面临的问题。本文通过CFD数值模拟,对装配对转桨侧推器进行性能预测,为船舶动力设计提供理论参考。针对上述提出的研究目的,本文具体研究内容如下:1.根据厂家要求和提供相关数据,进行三维设计。然后对螺旋桨进行计算域和网格的划分,在standard6)-、RNG6)-、SST6)-和RAM四种不同湍流模型下进行CFD数值计算,将计算结果与试验数据相对比,同时分析螺旋桨桨叶压力特性及尾流场分布情况,证明设计的螺旋桨是否符合设计要求,以及证明数值计算的可行性和可靠性,为后续研究奠定基础。2.对对转桨配合参数进行设计,如前后桨的直径比、叶错角以及桨间距,然后在单桨研究的基础上,对对转桨在不同进速系数下进行数值... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 侧推器的研究现状
        1.2.2 对转螺旋桨的简介
    1.3 船舶螺旋桨CFD数值计算研究现状
    1.4 论文主要研究内容
    1.5 研究的技术路径
第2章 计算流体力学的基本原理
    2.1 概述
    2.2 流动控制方程
    2.3 湍流方程
        2.3.1 二方程湍流模型-k-ε模型
        2.3.2 二方程湍流模型-k-ω模型
        2.3.3 雷诺应力模型（RSM）
    2.4 数值离散方法
    2.5 网格划分
    2.6 软件简介
        2.6.1 SolidWorks简介
        2.6.2 CFD软件介绍
    2.7 本章小结
第3章 基于CFD的螺旋桨敞水性能数值预报
    3.1 螺旋桨计算模型的建立
        3.1.1 几何模型的建立
        3.1.2 流场域的建立
        3.1.3 网格划分
        3.1.4 边界条件的设置
    3.2 螺旋桨敞水数值计算与分析
        3.2.1 不同湍流模型对计算结果的影响
        3.2.2 螺旋桨压力特性分析
        3.2.3 螺旋桨的尾流线分析
    3.3 本章小结
第4章 基于CFD的对转螺旋桨敞水性能数值预报
    4.1 概述
    4.2 对转螺旋桨的设计思路
    4.3 对转螺旋桨CFD数值模拟
        4.3.1 对转螺旋桨模型建立
        4.3.2 对转螺旋桨的计算域和网格划分
        4.3.3 边界条件的划分
    4.4 对转螺旋桨的数值计算与分析
        4.4.1 数值结果分析
        4.4.2 压力特性及尾流分析
    4.5 单桨和对转桨性能对比
        4.5.1 单桨和对转桨敞水性能对比
        4.5.2 功率系数对比
        4.5.3 尾流场对比
    4.6 本章小结
第5章 对转螺旋桨在船舶侧推器的应用
    5.1 船舶三维模型的建立
        5.1.1 流域的建立和网格划分
        5.1.2 边界条件设置
        5.1.3 计算流场分析
    5.2 船和侧推器的影响
        5.2.1 侧推器的工作原理
        5.2.2 船舶艏侧推器模型的建立和网格划分
        5.2.3 计算结果分析
        5.2.4 纵向和轴向速度对比
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及参研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同设计参数下对转桨水动力性能研究[J]. 何东亚,万德成.  海洋工程. 2018(02)
[2]对转桨叶数比对敞水性能影响的CFD分析[J]. 郑健,何东亚,万德成.  水动力学研究与进展(A辑). 2018(02)
[3]基于CFD法的对转螺旋桨敞水性能参数匹配研究[J]. 杨美红,李铁骊,胡俊明,林焰,杜祥进.  船舶工程. 2016(11)
[4]基于SolidWorks和Pro/E的船用螺旋桨建模研究[J]. 王欢.  南通航运职业技术学院学报. 2016(02)
[5]MAU型螺旋桨建模与水动力性能分析[J]. 薛侠峰,严天宏,何波.  船舶工程. 2016(01)
[6]近岸环境下船舶侧推器的水动力性能数值分析[J]. 赵汉星,王化明,邬宾杰,包辉阳.  船海工程. 2015(01)
[7]基于SolidWorks的船用螺旋桨建模[J]. 彭勤学.  武汉交通职业学院学报. 2014(02)
[8]螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响[J]. 周振龙,朱锡,张帅.  上海交通大学学报. 2014(01)
[9]对转螺旋桨敞水性能数值预报[J]. 王展智,熊鹰,齐万江.  华中科技大学学报(自然科学版). 2012(11)
[10]基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究[J]. 张胜文,徐玲,方喜峰,朱成顺.  中国造船. 2012(01)

博士论文
[1]基于有限体积法的结构随机分析及结构系统疲劳可靠性分析[D]. 于艳春.哈尔滨工程大学 2015
[2]有限体积法在结构动力及可靠性分析中的应用[D]. 陈浩.哈尔滨工程大学 2012

硕士论文
[1]限制水域中船舶侧推器水动力数值计算研究[D]. 邬宾杰.浙江海洋学院 2015
[2]船舶侧推装置控制系统仿真研究[D]. 陈莹羽.大连海事大学 2015
[3]基于CFD法的对转螺旋桨水动力性能研究[D]. 杜祥进.大连理工大学 2015
[4]不同工况下的对转桨性能预报及非同步对转桨性能研究[D]. 李允.哈尔滨工程大学 2015
[5]非均匀来流中螺旋桨性能的CFD模拟方法研究[D]. 赵辰.上海交通大学 2014



本文编号：2936854