高速船舶阻流板降阻机理分析

发布时间：2017-05-06 21:04

  本文关键词：高速船舶阻流板降阻机理分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：尾阻流板是紧贴着船体艉封板垂直向下延伸的直板形结构,有可调式和固定式两种,其高度数值的数量级一般为船长的10-3。合理的尾阻流板设计,可以有效改善船舶尾部的流场,减小船舶阻力和提高适航性,应用在高速船舶的设计中,已经取得了很好的效果,对其作用机理和优化设计方法进行研究对节能绿色船舶设计具有重要意义。 本文首先对尾阻流板研究的相关背景技术、基础理论和方法做了系统整理。包括方尾船阻力特性分析,基于《阻力图谱》法预估船舶阻力的方法,使用SOLIDWORKS建立三维船舶数值模型的方法,采用HYDROMAX软件分析静水力和稳性条件的方法及主要流程,介绍流体分析软件FLUENT14.0的新特性以及船舶CFD技术基础。本文利用CFD软件FLUENT,基于压力隐式非定常求解器,使用VOF设置自由液面,通过UDF宏设置定义边界条件,采用PISO求解算法,对船舶进行数值模拟。 升力、纵倾力矩力矩变化能够改变船舶浮态,影响船尾附近的流场,对船舶的阻力的影响较大,是影响阻流板作用效果的主要因素。因此论文重点研究了升力变化、纵倾力矩变化对船舶阻力影响,进而分析阻流板降阻的作用机理。 1)首先对简化后的二维模型在不同速度、不同阻流板、不同吃水情况进行数值分析。并分析在不同阻流板高度下的船体附近流场、升力、纵倾力矩的变化规律,为三维船舶带尾阻流板数值模拟研究奠定基础。 2)然后分别对带尾阻流板以及不带尾阻流板的三维船舶在静水中进行模拟计算。对比尾部流场变化,指出尾部流场变化是阻流板降阻产生的一个重要原因；计算出升力差值,使用HYDROMAX进行浮态修正,并再次计算,研究升力的作用对尾阻流板降阻效果；最后分析不带阻流板船舶阻力随倾角变化规律,发现一定情况下,阻流板可以修正船舶过度尾倾,提高螺旋桨工作效率,改善船舶稳性和适航性。
【关键词】：高速船 阻流板 降阻 Fluent
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U661.311
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 论文主要内容及方法16-19
• 第2章 高速船舶阻力特性19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 船舶三维仿真建模19-22
• 2.3 方尾船水动力特点22-24
• 2.4 高速船舶阻力预估24-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 软件简介29-48
• 3.1 引言29
• 3.2 MAXSURF简介29-30
• 3.3 FLUENT简介30-33
• 3.4 船舶CFD技术33-38
• 3.4.1 控制方程33-34
• 3.4.2 湍流模型34-36
• 3.4.3 自由液面处理36-38
• 3.5 网格划分与FLUENT设置38-47
• 3.5.1 网格划分及边界条件定义39-43
• 3.5.2 FLUENT设置43-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 二维阻流板降阻机理48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 简化假设48-50
• 4.3 计算结果及分析50-57
• 4.3.1 尾部流场影响分析53-55
• 4.3.2 升力影响研究55-56
• 4.3.3 纵倾力矩影响研究56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 带三维阻流板船舶数值模拟58-74
• 5.1 引言58
• 5.2 计算结果及分析58-64
• 5.2.1 结果分析61-63
• 5.2.2 浮态调整63-64
• 5.3 尾部流场影响分析64-66
• 5.4 升力影响研究66-69
• 5.5 纵倾力矩影响研究69-72
• 5.6 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79

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本文编号：349112