船用Magnus减摇装置水动力性能研究
发布时间：2021-03-19 21:00
船舶在波浪中的航行状态关系着船舶运行的安全,而减摇装置一直以来都受到人们的重视,现有减摇措施存在着占用船内空间较大或者是在零航速时减摇效果不理想等的缺点。而Magnus旋转圆柱减摇装置可以克服以上缺点,具有良好的应用前景。Magnus旋转圆柱减摇装置是安装在船底两侧,利用Magnus效应使圆柱产生升力来进行船舶减摇的装置。Magnus减摇装置有两种减摇工作状态:在有航速时,通过圆柱旋转产生的升力来减摇;在零航速的时候,该装置可以在旋转的同时,利用圆柱前后摆动获得来流速度,进而产生升力。本文针对Magnus旋转圆柱减摇装置进行基础理论研究,将Magnus旋转圆柱减摇装置简化为旋转圆柱和摆动旋转圆柱,进而对影响其水动力性能的各个因素进行详细研究。本文主要工作如下:介绍圆柱绕流基础理论,为以后分析旋转圆柱绕流打下基础;介绍了 Magnus效应的原理,从伯努利原理以及边界层理论解释了 Magnus效应减摇装置工作原理;简要介绍了 CFD计算方法,并进行了不确定度分析,同时进行了数值验证,和其他学者的结果对比,验证本文计算的可靠性;介绍了旋转圆柱试验的相似理论,确定了影响旋转圆柱水动力性能的主要...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
砒龙骨安装位置
图１．２减摇水舱??１．２．３减摇鳍??减摇鳍，如图１．３，是安装在水线下面的鳍片或转子，在船体横向出现，以减少因??风浪引起的船舶横摇。主动鳍由陀螺控制系统控制。当陀螺仪感应到船舶滚动时，它改??变鳍的迎角来施加力量来降低横摇。减摇鳍主要用于远洋船舶，按照运行方式可分为两??类。不可收放式减摇鳍安装方便、结构简单、造价低，但在不需要减摇时的航行过程中??会增加阻力；可收放式减摇鰭由于可以将其收回船体内所以阻力增加不大，但其构造较??为复杂，造价较高。无论是否可以收放，减摇鳍在船舶行进过程中减摇效果都较为良好，??但低速时减摇效果不理想，并且其造价和维护费用较高，而且在极端海况下易损坏，如??２０１４年印度海军“特里苏尔”级护卫舰在航行中减摇鳍丢失，一个月后回港检修时才发??图１．３减摇鳍??４??
图１．２减摇水舱??鳍??鳍，如图１．３，是安装在水线下面的鳍片或转子，在船体横向出现，以减的船舶横摇。主动鳍由陀螺控制系统控制。当陀螺仪感应到船舶滚动时，角来施加力量来降低横摇。减摇鳍主要用于远洋船舶，按照运行方式可分收放式减摇鳍安装方便、结构简单、造价低，但在不需要减摇时的航行过力；可收放式减摇鰭由于可以将其收回船体内所以阻力增加不大，但其构造价较高。无论是否可以收放，减摇鳍在船舶行进过程中减摇效果都较为良减摇效果不理想，并且其造价和维护费用较高，而且在极端海况下易损坏，印度海军“特里苏尔”级护卫舰在航行中减摇鳍丢失，一个月后回港检修时
【参考文献】：
期刊论文
[1]零航速减摇鳍水动力特性分析[J]. 吴建林,卜锋斌,张亮,程媛. 船舶工程. 2017(09)
[2]十字舵与X舵潜艇的水动力性能数值比较[J]. 张露,肖昌润,焦玉超. 舰船科学技术. 2017(13)
[3]载人潜水器支持船舶快速性数值预报[J]. 张福民,张勇,郭春雨,魏少鹏,赵庆新. 应用科技. 2017(03)
[4]减摇陀螺在船舶上的应用分析[J]. 郭远志,罗殿军,韩健,李磊,张兆德. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2017(03)
[5]利用改进遗传算法进行零航速减摇鳍控制器优化设计[J]. 崔丹丹. 舰船科学技术. 2017(04)
[6]高雷诺数圆柱绕流分离的旋转控制[J]. 何颖,杨新民,陈志华,易文俊. 哈尔滨工程大学学报. 2016(08)
[7]舵减摇与航迹保持的鲁棒协同优化控制[J]. 王立军,张显库. 中国航海. 2016(01)
[8]基于间断有限元方法的并列圆柱层流流动特性[J]. 张忠宇,姚熊亮,张阿漫. 物理学报. 2016(08)
[9]高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究[J]. 赵萌,毛军,郗艳红. 机械工程学报. 2015(22)
[10]零航速减摇鳍自适应主从控制器设计[J]. 宋吉广,梁利华,金鸿章,綦志刚. 控制理论与应用. 2015(05)
博士论文
[1]船舶零航速减摇鳍建模与控制策略研究[D]. 张晓飞.哈尔滨工程大学 2009
[2]基于π型舵船舶纵向多变量随机控制方法研究[D]. 陈虹丽.哈尔滨工程大学 2004
[3]可控被动式减摇水舱仿真及试验研究[D]. 张虹.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]非恒定流条件下高桩码头桩柱绕流数值模拟研究[D]. 文香兰.重庆交通大学 2016
[2]Magnus效应风力机气动性能数值模拟及翼型优化探索[D]. 袁孟蕾.华中科技大学 2016
[3]基于大涡模拟的圆柱绕流水动力特性分析[D]. 黄长久.西华大学 2016
[4]Magnus旋转式减摇装置的设计及其控制特性研究[D]. 杜雪.哈尔滨工程大学 2016
[5]主动式减摇水舱抑制参数横摇的控制方法研究[D]. 王娜.哈尔滨工程大学 2014
[6]马格努斯涵道飞行器动力学分析及控制仿真[D]. 吴文凯.哈尔滨工业大学 2012
[7]船舶陀螺减摇装置设计及控制研究[D]. 陈少楠.中国海洋大学 2012
[8]圆柱涡致振动的高精度数值计算[D]. 李广望.浙江大学 2004
本文编号：3090221
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
砒龙骨安装位置
图１．２减摇水舱??１．２．３减摇鳍??减摇鳍，如图１．３，是安装在水线下面的鳍片或转子，在船体横向出现，以减少因??风浪引起的船舶横摇。主动鳍由陀螺控制系统控制。当陀螺仪感应到船舶滚动时，它改??变鳍的迎角来施加力量来降低横摇。减摇鳍主要用于远洋船舶，按照运行方式可分为两??类。不可收放式减摇鳍安装方便、结构简单、造价低，但在不需要减摇时的航行过程中??会增加阻力；可收放式减摇鰭由于可以将其收回船体内所以阻力增加不大，但其构造较??为复杂，造价较高。无论是否可以收放，减摇鳍在船舶行进过程中减摇效果都较为良好，??但低速时减摇效果不理想，并且其造价和维护费用较高，而且在极端海况下易损坏，如??２０１４年印度海军“特里苏尔”级护卫舰在航行中减摇鳍丢失，一个月后回港检修时才发??图１．３减摇鳍??４??
图１．２减摇水舱??鳍??鳍，如图１．３，是安装在水线下面的鳍片或转子，在船体横向出现，以减的船舶横摇。主动鳍由陀螺控制系统控制。当陀螺仪感应到船舶滚动时，角来施加力量来降低横摇。减摇鳍主要用于远洋船舶，按照运行方式可分收放式减摇鳍安装方便、结构简单、造价低，但在不需要减摇时的航行过力；可收放式减摇鰭由于可以将其收回船体内所以阻力增加不大，但其构造价较高。无论是否可以收放，减摇鳍在船舶行进过程中减摇效果都较为良减摇效果不理想，并且其造价和维护费用较高，而且在极端海况下易损坏，印度海军“特里苏尔”级护卫舰在航行中减摇鳍丢失，一个月后回港检修时
【参考文献】：
期刊论文
[1]零航速减摇鳍水动力特性分析[J]. 吴建林,卜锋斌,张亮,程媛. 船舶工程. 2017(09)
[2]十字舵与X舵潜艇的水动力性能数值比较[J]. 张露,肖昌润,焦玉超. 舰船科学技术. 2017(13)
[3]载人潜水器支持船舶快速性数值预报[J]. 张福民,张勇,郭春雨,魏少鹏,赵庆新. 应用科技. 2017(03)
[4]减摇陀螺在船舶上的应用分析[J]. 郭远志,罗殿军,韩健,李磊,张兆德. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2017(03)
[5]利用改进遗传算法进行零航速减摇鳍控制器优化设计[J]. 崔丹丹. 舰船科学技术. 2017(04)
[6]高雷诺数圆柱绕流分离的旋转控制[J]. 何颖,杨新民,陈志华,易文俊. 哈尔滨工程大学学报. 2016(08)
[7]舵减摇与航迹保持的鲁棒协同优化控制[J]. 王立军,张显库. 中国航海. 2016(01)
[8]基于间断有限元方法的并列圆柱层流流动特性[J]. 张忠宇,姚熊亮,张阿漫. 物理学报. 2016(08)
[9]高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究[J]. 赵萌,毛军,郗艳红. 机械工程学报. 2015(22)
[10]零航速减摇鳍自适应主从控制器设计[J]. 宋吉广,梁利华,金鸿章,綦志刚. 控制理论与应用. 2015(05)
博士论文
[1]船舶零航速减摇鳍建模与控制策略研究[D]. 张晓飞.哈尔滨工程大学 2009
[2]基于π型舵船舶纵向多变量随机控制方法研究[D]. 陈虹丽.哈尔滨工程大学 2004
[3]可控被动式减摇水舱仿真及试验研究[D]. 张虹.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]非恒定流条件下高桩码头桩柱绕流数值模拟研究[D]. 文香兰.重庆交通大学 2016
[2]Magnus效应风力机气动性能数值模拟及翼型优化探索[D]. 袁孟蕾.华中科技大学 2016
[3]基于大涡模拟的圆柱绕流水动力特性分析[D]. 黄长久.西华大学 2016
[4]Magnus旋转式减摇装置的设计及其控制特性研究[D]. 杜雪.哈尔滨工程大学 2016
[5]主动式减摇水舱抑制参数横摇的控制方法研究[D]. 王娜.哈尔滨工程大学 2014
[6]马格努斯涵道飞行器动力学分析及控制仿真[D]. 吴文凯.哈尔滨工业大学 2012
[7]船舶陀螺减摇装置设计及控制研究[D]. 陈少楠.中国海洋大学 2012
[8]圆柱涡致振动的高精度数值计算[D]. 李广望.浙江大学 2004
本文编号：3090221
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