小水线面双体船螺旋桨脉动压力预报方法研究

发布时间：2021-03-05 02:38

　　小水线面双体船（SWATH）因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨脉动压力整体较小,在早期设计阶段可以用常用的经验公式进行初步估算;CFD数值计算方法能满足实际工程需要,为SWATH船螺旋桨脉动压力计算和艉部振动控制提供了参考。 

【文章来源】：中国造船. 2020,61(02)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

SWATH船外形示意图表1船体主尺度xyz

。表3螺旋桨脉动压力估算结果估算方法叶频幅值/PaHolden法（DNV）155.2简化的Holden法（CCS）115.3CB/Z法（CCS）142.93CFD数值计算采用粘性RANS数值方法和滑移网格技术，对SWATH船螺旋桨诱导的船体表面脉动压力进行数值预报。计算模型缩尺比为1∶16。计算域通常选取为包含船体的柱形区域，由于计算模型左右对称，只选取其中一半。计算域的上游入口位于船首前ppL处，下游出口位于船尾后2ppL处，径向远场距离船体中心ppL处，如图2所示。其中上游入口和径向远场为速度条件，下游出口为压力条件，船体和螺旋桨表面为无滑移条件，不考虑自由面的影响，将水线面定义为对称边界。图2计算区域为了提高计算精度，船体表面网格尺寸为0.0018ppL；为了准确捕捉船尾的复杂分离流动，船尾网格进行了加密，其表面网格为0.0009ppL；整个船体表面第一层网格高度为0.000036ppL，增长比率为1.1，层数为10。在螺旋桨旋转区域采用非结构网格，网格数为430万，船体静止区域采用六面体网格，网格数为437万，整个计算区域网格总数为867万，如图3所示。Lpp2LppLppLppLpp2Lpp

148中国造船学术论文（a）船体静止区域（b）船体首部（c）船体尾部区域（d）桨叶表面图3计算模型网格划分根据以上设置，不考虑螺旋桨空泡，采用CFD软件FLUENT计算。时间步长t为螺旋桨旋转1°所需的时间，总共计算旋转7周的时间。转速n=20r/s，模型直径D=0.25m，密度=998.2kg/m3，模型螺旋桨进速系数J=0.8186，水速U=4.09m/s，对应的实船水速为6kn。得到的船体和桨叶表面的压力系数分布如图4所示。（a）船体（b）桨叶图4船体表面压力系数分布


本文编号：3064426