船尾部导管节能效果数值模拟研究

【摘要】：近年来，能源紧缺随着工业化的进程不断凸显。节能技术在各行各业越来越被重视，国际海事组织加快了实施绿色造船的步伐，提出船舶的能效指标等要求。 在这个背景下，本文以30.8万吨VLCC为研究对象，围绕导管这一船尾附体节能装置进行了各种数值考察。初步进行了导管对尾流场、船身阻力和对自航功率的影响的机理性研究。 本文首先针对E779A桨和30.8万吨VLCC桨进行敞水性能数值计算方法研究，考察了网格、计算域、压力离散格式等对数值计算的影响，并对收敛过程、结果进行了讨论、分析，总结出一套定量精度高的敞水计算方法。该方法在常规的进速系数下，推力系数、扭矩系数和敞水效率与试验值的相对偏差保持在2.5%以内。 接着，分别对30.8万吨VLCC光船和带导管船进行了阻力和伴流计算。其中伴流与相应试验结果进行比对，吻合良好。对于本文所研究的导管设计、安装方案，在较为深入的考察了其对船体快速性能产生的影响后，发现其未能改善伴流均匀度，但通过干扰舭涡，产生了预旋效应。 最后，对带和不带导管30.8万吨VLCC进行了几个不同螺旋桨角度位置的准定常船/桨/舵干扰计算。计算发现，所研究的导管使30.8万吨VLCC船提高了推进性能。除采用一般模型试验的功率预报方法，还给出了计入预旋效应的功率预报方法的换算结果。 【关键词】：导管 敞水性能 阻力和伴流 自航 功率预报
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U661
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外发展状况9-11
• 1.3 本论文研究工作11-14
• 第二章 数学模型和数值方法14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 数学模型14-18
• 2.2.1 流场控制方程14-16
• 2.2.2 湍流模型16-18
• 2.3 数值方法18-21
• 2.3.1 空间离散19-20
• 2.3.2 时间离散20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 螺旋桨敞水数值研究22-42
• 3.1 引言22-23
• 3.2 E779A 桨敞水性能计算23-38
• 3.2.1 计算对象和工况23-24
• 3.2.2 计算方案24-25
• 3.2.3 计算结果及分析25-38
• 3.3 30.8 万吨 VLCC 桨敞水性能计算38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 阻力和伴流考察42-65
• 4.1 引言42
• 4.2 研究对象及计算工况42-45
• 4.3 计算域和网格45
• 4.4 计算参数与边界条件设置45-46
• 4.5 计算结果分析46-64
• 4.5.1 伴流46-62
• 4.5.2 阻力62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 自航性能考察65-93
• 5.1 引言65-66
• 5.2 船/桨/舵相互干扰计算66-87
• 5.2.1 计算对象及工况66-67
• 5.2.2 计算域及网格67-68
• 5.2.3 结果分析68-87
• 5.3 功率预报87-92
• 5.4 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-95
• 6.1 总结93
• 6.2 展望93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-99
• 攻读硕士学位期间发表的论文情况99

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