气垫双体船减阻节能机理研究

发布时间：2017-08-03 00:13

  本文关键词：气垫双体船减阻节能机理研究

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【摘要】：随着科学的进步,船舶制造业对船舶各项性能的要求也越来越高,快速性已成为现代船舶重要的性能之一,提升快速性的关键就在于减少阻力从而节省推进功率,即本文所指减阻节能。双体船作为一种新型的船舶,在保证其他性能方面大大突破传统单体船对长宽比的限制,减小水面阻力,而这种船型自身浸水表面积以及体积较大的特点限制了它的阻力特性。气垫双体船作为双体船的一种改进船型,针对了双体船的上述不足,融合了气垫船的优点,通过垫升的方法来提升双体船的阻力性能。目前我国对于气垫双体船的研究还尚处起步阶段,相关研究资料有限,本课题从双体船阻力特性出发,进行双体船三维建模,将原双体船改装成气垫双体船型,通过CFD流体力学计算方法对改装前双体船与改装后气垫双体船在不同垫升高度下的阻力性能进行对比。本文的主要工作内容有:(1)根据双体船的具体阻力特性和尺寸要求来设计双体船模型,并通过ITTC公式计算出该模型受到阻力的理论值曲线和推进功率理论值的曲线;(2)将设计的双体船模型进行设置并导入FLUENT软件中进行计算,将计算得到的数值绘制成曲线与理论曲线进行比较,来验证模拟的可行性;(3)对原模型进行改进,将其改装成气垫双体船,选取3组不同垫升高度计算气垫的各参数,再分别导入FLUENT中进行设置和计算,得出阻力曲线和推进功率曲线;(4)将计算后的结果与原双体船模型得到的计算结论进行比对,从而得出具体气垫双体船垫升减阻节能效果预报分析。
【关键词】：双体船 气垫垫升 气垫双体船 减阻节能 CFD计算
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.311
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 双体船发展现状9-10
• 1.2.2 国外气垫双体船研究现状10-11
• 1.2.3 国内部分气垫双体船研究现状11-12
• 1.3 论文主要研究内容12-13
• 第2章 气垫双体船减阻原理13-21
• 2.1 双体船阻力特性13
• 2.2 双体船阻力影响因素13-16
• 2.2.1 临界速度与无干扰傅汝德数13-14
• 2.2.2 片体间距对阻力的影响14-15
• 2.2.3 修长系数与长宽比对双体船阻力情况的影响15
• 2.2.4 其他尺寸对双体船阻力情况的影响15-16
• 2.3 双体船阻力数值计算方法16-18
• 2.4 气垫双体船阻力特性18-19
• 2.4.1 气垫垫升功率18
• 2.4.2 气垫双体船阻力特性18-19
• 2.5 双体船气垫节能减阻优势19-20
• 2.5.1 传统双体船阻力性能不足之处19
• 2.5.2 侧壁式气垫船阻力性能不足之处19
• 2.5.3 气垫双体船减阻先进性19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 船型参数设计及三维建模21-37
• 3.1 主尺度确定21-22
• 3.2 船体三维建模22-23
• 3.3 结构设计以及重量重心计算23-30
• 3.3.1 结构设计23-30
• 3.3.2 重量重心计算30
• 3.3.3 总重及总重心高核算30
• 3.4 阻力与推进功率理论计算30-36
• 3.4.1 浸湿体积，，吃水以及湿表面积计算30-31
• 3.4.2 阻力计算方法31
• 3.4.3 摩擦阻力计算31-32
• 3.4.4 剩余阻力计算32-34
• 3.4.5 总阻力计算34-35
• 3.4.6 推进功率计算35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 基于CFD的双体船数值分析37-50
• 4.1 流场数值计算的方法概述37-39
• 4.1.1 控制方程的离散37-38
• 4.1.2 边界条件分类38-39
• 4.2 CFD计算基本数学模型及方程39-40
• 4.3 双体船模型CFD计算40-43
• 4.3.1 流场计算域建模40-41
• 4.3.2 区域网格划分41-43
• 4.3.3 流域边界条件设置43
• 4.3.4 残差分析43
• 4.4 双体船模型数值模拟43-48
• 4.5 计算结果校核48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 基于CFD气垫双体船数值分析以及节能减阻性能预报50-74
• 5.1 气垫垫升参数计算50-52
• 5.1.1 片体间空气泄流流速计算50
• 5.1.2 气垫内空气流量计算50-51
• 5.1.3 静水垫升风机所需功率计算51-52
• 5.2 气垫双体船CFD模拟52-53
• 5.3 计算结果分析53-63
• 5.3.1 船体水下部分周围水域流场速度分布分析54-57
• 5.3.2 船体水下部分表面压力分布分析57-59
• 5.3.3 船体周围流场矢量分布分析59-62
• 5.3.4 阻力升力报告62-63
• 5.4 减阻节能性能分析预报63-72
• 5.4.1 阻力曲线比较63-65
• 5.4.2 升力与升阻比变化曲线比较65-67
• 5.4.3 推进功率比较67-70
• 5.4.4 节能性能比较70-72
• 5.5 结论分析72-73
• 5.6 本章小结73-74
• 第6章 结论与展望74-75
• 6.1 结论74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 在学期间所发表的学术论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：611824