吊舱推进器水动力特性分析与节能装置设计
发布时间：2021-04-19 19:06
船舶作为航运业中的运载量最大的交通工具,其航行性能与营运成本一直受到国际社会的广泛关注,而船舶动力的推进系统不仅对航行性能产生重大影响,而且也与营运经济性密切相关。随着现代船舶性能标准的逐渐提高,吊舱推进器作为新型的推进系统之一,凭借其特性和出色的表现在商业领域获得了较大的成功。吊舱推进器的推进形式完全不同于传统的螺旋桨,吊舱推进器集船舶推进和操纵装置为一体,可做360°旋转,在任意方向上提供最大推力。但由于吊舱的存在,一定程度上改变了螺旋桨原本的尾流情况,尾流和吊舱之间的相互作用更是影响了推进器的整体性能。因此进行吊舱推进器水动力特性分析与节能装置设计,对改善船舶的推进性能及操纵性具有重要意义,也能够为工程实际中吊舱推进器的设计与优化提供一定的参考意义。基于FINE/Marine软件对吊舱推进器进行实尺度的数值模拟,着重考虑了吊舱推进器的支架型式和节能装置对其水动力性能的影响,主要的研究工作和分析结果如下:（1）吊舱推进器敞水性能数值算法验证。对加拿大纽芬兰纪念大学（MUN）海洋工程研究中心（OERC）和加拿大国家海洋技术研究所（IOT）共同设计的吊舱推进器模型进行数值模拟,将计算结...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 吊舱推进器水动力性能的国内外研究现状
1.2.1 模型试验研究现状
1.2.2 数值研究现状
1.3 本文主要内容
1.4 本文的创新点
第2章 CFD计算模型与方法
2.1 数值计算方法
2.1.1 基本控制方程
2.1.2 湍流模拟方法
2.1.3 湍流模型
2.1.4 离散方法
2.2 CFD软件FINE/Marine的介绍
2.2.1 HEXPRESS网格划分
2.2.2 FINE/Marine计算设置
2.3 本章小结
第3章 吊舱推进器水动力特性研究
3.1 模型吊舱推进器数值算法验证
3.1.1 模型吊舱推进器的基本参数
3.1.2 模型吊舱推进器的三维模型
3.1.3 网格划分及计算设置
3.1.4 模型吊舱推进器数值计算结果对比验证
3.2 裸桨的敞水性能计算
3.2.1 裸桨的基本参数及三维建模
3.2.2 裸桨的网格划分及计算设置
3.2.3 网格无关性验证
3.2.4 裸桨的敞水性能计算结果
3.3 吊舱推进器的敞水性能计算
3.3.1 吊舱推进器的基本参数
3.3.2 吊舱推进器的三维模型
3.3.3 吊舱推进器的网格划分
3.3.4 吊舱推进器的计算参数设置
3.3.5 吊舱推进器的敞水性能计算结果
3.4 吊舱推进器的流场分析
3.4.1 螺旋桨叶面和叶背压力特性分析
3.4.2 吊舱表面压力特性分析
3.4.3 吊舱周围流场速度特性分析
3.4.4 吊舱周围流场涡量分布情况
3.5 本章小结
第4章 吊舱推进器支架外型优选
4.1 不同支架形式吊舱推进器模型建立
4.2 不同支架型式吊舱推进器的数值计算结果分析
4.2.1 螺旋桨推力及转矩系数
4.2.2 吊舱阻力及侧向力系数
4.2.3 吊舱推进器推力、侧向力系数及效率
4.3 最优支架型式的确定
4.3.1 模糊综合评价法的概述
4.3.2 水动力性能评价的数学模型
4.3.3 水动力性能的模糊综合评价
4.4 本章小结
第5章 吊舱推进器节能装置设计
5.1 推力鳍的基本参数
5.1.1 推力鳍的初步设计
5.1.2 推力鳍各种参数的变化情况及计算结果
5.1.3 推力鳍展长的影响
5.1.4 推力鳍周向位置的影响
5.1.5 推力鳍初始攻角的影响
5.2 十字型尾鳍的基本参数
5.2.1 十字型尾鳍的初步设计
5.2.2 十字型尾鳍展长的影响
5.3 附鳍吊舱推进器的水动力特性分析
5.3.1 附鳍吊舱推进器敞水数值计算及节能效果
5.3.2 吊舱表面压力特性分析
5.3.3 吊舱尾涡分布情况
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作总结
6.1.1 吊舱推进器的水动力特性研究
6.1.2 吊舱推进器支架外形优选研究
6.1.3 吊舱推进器节能装置设计
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的对转螺旋桨水动力性能分析[J]. 孙承亮,赵江滨. 舰船科学技术. 2019(03)
[2]大型循环水槽吊舱推进器空泡性能试验研究[J]. 黄红波,吴颖昕,王建芳,樊晓冰. 船舶力学. 2017(04)
[3]L型吊舱式推进器直线运动和非设计工况下水动力性能的试验研究（英文）[J]. 赵大刚,郭春雨,苏玉民,豆鹏飞,景涛. Journal of Marine Science and Application. 2017(01)
[4]吊舱推进器的发展趋势及关键技术分析[J]. 韩旗. 机电设备. 2016(03)
[5]推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响[J]. 汪小翔. 船海工程. 2015(06)
[6]双桨式吊舱推进器水动力性能CFD预报方法研究[J]. 马骋,钱正芳,陈科,蔡昊鹏,庄光宇. 船舶力学. 2014(05)
[7]变安装角推力鳍对吊舱推进器敞水性能的影响[J]. 郭春雨,孙瑜,赵大刚,吴铁成. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[8]全回转吊舱推进器水动力性能试验研究[J]. 褚德英,张葆华,王莹,汝长青. 船舶工程. 2013(S2)
[9]吊舱推进器桨毂间隙影响的数值分析[J]. 董小倩,杨晨俊. 上海交通大学学报. 2013(06)
[10]吊舱式推进器偏转工况下水动力性能[J]. 熊鹰,盛立,杨勇. 上海交通大学学报. 2013(06)
博士论文
[1]L型吊舱推进器水动力性能理论及试验技术研究[D]. 赵大刚.哈尔滨工程大学 2017
[2]POD推进器的水动力性能研究[D]. 马骋.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]全回转调距导管桨水动力特性及精细流场分析[D]. 姚潇.江苏科技大学 2017
[2]基于CFD方法的POD吊舱式集装箱船水动力性能研究[D]. 康登登.浙江大学 2016
[3]吊舱推进器敞水推进性能研究[D]. 邢健.大连理工大学 2014
[4]舱体下方带有鳍的吊舱推进器水动力性能研究[D]. 孙瑜.哈尔滨工程大学 2013
[5]吊舱推进器水动力性能模拟与分析[D]. 张伟.上海交通大学 2008
本文编号：3148132
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 吊舱推进器水动力性能的国内外研究现状
1.2.1 模型试验研究现状
1.2.2 数值研究现状
1.3 本文主要内容
1.4 本文的创新点
第2章 CFD计算模型与方法
2.1 数值计算方法
2.1.1 基本控制方程
2.1.2 湍流模拟方法
2.1.3 湍流模型
2.1.4 离散方法
2.2 CFD软件FINE/Marine的介绍
2.2.1 HEXPRESS网格划分
2.2.2 FINE/Marine计算设置
2.3 本章小结
第3章 吊舱推进器水动力特性研究
3.1 模型吊舱推进器数值算法验证
3.1.1 模型吊舱推进器的基本参数
3.1.2 模型吊舱推进器的三维模型
3.1.3 网格划分及计算设置
3.1.4 模型吊舱推进器数值计算结果对比验证
3.2 裸桨的敞水性能计算
3.2.1 裸桨的基本参数及三维建模
3.2.2 裸桨的网格划分及计算设置
3.2.3 网格无关性验证
3.2.4 裸桨的敞水性能计算结果
3.3 吊舱推进器的敞水性能计算
3.3.1 吊舱推进器的基本参数
3.3.2 吊舱推进器的三维模型
3.3.3 吊舱推进器的网格划分
3.3.4 吊舱推进器的计算参数设置
3.3.5 吊舱推进器的敞水性能计算结果
3.4 吊舱推进器的流场分析
3.4.1 螺旋桨叶面和叶背压力特性分析
3.4.2 吊舱表面压力特性分析
3.4.3 吊舱周围流场速度特性分析
3.4.4 吊舱周围流场涡量分布情况
3.5 本章小结
第4章 吊舱推进器支架外型优选
4.1 不同支架形式吊舱推进器模型建立
4.2 不同支架型式吊舱推进器的数值计算结果分析
4.2.1 螺旋桨推力及转矩系数
4.2.2 吊舱阻力及侧向力系数
4.2.3 吊舱推进器推力、侧向力系数及效率
4.3 最优支架型式的确定
4.3.1 模糊综合评价法的概述
4.3.2 水动力性能评价的数学模型
4.3.3 水动力性能的模糊综合评价
4.4 本章小结
第5章 吊舱推进器节能装置设计
5.1 推力鳍的基本参数
5.1.1 推力鳍的初步设计
5.1.2 推力鳍各种参数的变化情况及计算结果
5.1.3 推力鳍展长的影响
5.1.4 推力鳍周向位置的影响
5.1.5 推力鳍初始攻角的影响
5.2 十字型尾鳍的基本参数
5.2.1 十字型尾鳍的初步设计
5.2.2 十字型尾鳍展长的影响
5.3 附鳍吊舱推进器的水动力特性分析
5.3.1 附鳍吊舱推进器敞水数值计算及节能效果
5.3.2 吊舱表面压力特性分析
5.3.3 吊舱尾涡分布情况
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作总结
6.1.1 吊舱推进器的水动力特性研究
6.1.2 吊舱推进器支架外形优选研究
6.1.3 吊舱推进器节能装置设计
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的对转螺旋桨水动力性能分析[J]. 孙承亮,赵江滨. 舰船科学技术. 2019(03)
[2]大型循环水槽吊舱推进器空泡性能试验研究[J]. 黄红波,吴颖昕,王建芳,樊晓冰. 船舶力学. 2017(04)
[3]L型吊舱式推进器直线运动和非设计工况下水动力性能的试验研究（英文）[J]. 赵大刚,郭春雨,苏玉民,豆鹏飞,景涛. Journal of Marine Science and Application. 2017(01)
[4]吊舱推进器的发展趋势及关键技术分析[J]. 韩旗. 机电设备. 2016(03)
[5]推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响[J]. 汪小翔. 船海工程. 2015(06)
[6]双桨式吊舱推进器水动力性能CFD预报方法研究[J]. 马骋,钱正芳,陈科,蔡昊鹏,庄光宇. 船舶力学. 2014(05)
[7]变安装角推力鳍对吊舱推进器敞水性能的影响[J]. 郭春雨,孙瑜,赵大刚,吴铁成. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[8]全回转吊舱推进器水动力性能试验研究[J]. 褚德英,张葆华,王莹,汝长青. 船舶工程. 2013(S2)
[9]吊舱推进器桨毂间隙影响的数值分析[J]. 董小倩,杨晨俊. 上海交通大学学报. 2013(06)
[10]吊舱式推进器偏转工况下水动力性能[J]. 熊鹰,盛立,杨勇. 上海交通大学学报. 2013(06)
博士论文
[1]L型吊舱推进器水动力性能理论及试验技术研究[D]. 赵大刚.哈尔滨工程大学 2017
[2]POD推进器的水动力性能研究[D]. 马骋.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]全回转调距导管桨水动力特性及精细流场分析[D]. 姚潇.江苏科技大学 2017
[2]基于CFD方法的POD吊舱式集装箱船水动力性能研究[D]. 康登登.浙江大学 2016
[3]吊舱推进器敞水推进性能研究[D]. 邢健.大连理工大学 2014
[4]舱体下方带有鳍的吊舱推进器水动力性能研究[D]. 孙瑜.哈尔滨工程大学 2013
[5]吊舱推进器水动力性能模拟与分析[D]. 张伟.上海交通大学 2008
本文编号：3148132
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3148132.html
