標(biāo)稱伴流場(chǎng)尺度效應(yīng)及螺旋槳激振力數(shù)值分析.pdf

1、船舶航運(yùn)市場(chǎng)加快了民用船舶功率巨型化、噸位大型化和航速快速化的進(jìn)程；隨著新船能效設(shè)計(jì)指數(shù)EEDI概念的提出與強(qiáng)制實(shí)施，船舶的節(jié)能減排、綠色環(huán)保以及安全性能被提升到了新的高度。為了追求船舶經(jīng)濟(jì)性，船舶行業(yè)對(duì)船舶動(dòng)力效率的要求越來(lái)越高，船舶螺旋槳負(fù)載越來(lái)越重，運(yùn)行環(huán)境也更加惡劣，船舶的推進(jìn)性能成為了人們?cè)诖靶袠I(yè)發(fā)展中關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，而船舶尾部的流動(dòng)特性以及螺旋槳激振力都是影響船舶推進(jìn)性能的主要因素。
　　本文選取KCS模型與KP50

2、5槳為計(jì)算對(duì)象，基于RANS方法開(kāi)展了軸向標(biāo)稱伴流場(chǎng)的尺度效應(yīng)、船槳一體并考慮自由液面影響條件下的螺旋槳誘導(dǎo)激振力數(shù)值研究。其中軸向標(biāo)稱伴流場(chǎng)的尺度效應(yīng)研究中，本文對(duì)包含實(shí)尺度的七個(gè)不同尺度下的粘性繞流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值求解；船槳一體并考慮自由液面影響條件下的螺旋槳誘導(dǎo)激振力數(shù)值研究中，本文分別進(jìn)行了基于自主設(shè)計(jì)的Smart Dummy模型船槳一體數(shù)值自航實(shí)驗(yàn)以及自由度放開(kāi)條件下的船槳一體數(shù)值自航實(shí)驗(yàn)。
　　為驗(yàn)證本文計(jì)算方法的可靠性，

3、首先進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。通過(guò)三套不同粗細(xì)的網(wǎng)格對(duì)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性進(jìn)行了驗(yàn)證，分別從阻力、自由液面、伴流場(chǎng)三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，為后續(xù)數(shù)值計(jì)算工作的展開(kāi)提供合理的支撐。
　　在伴流場(chǎng)的尺度效應(yīng)問(wèn)題仍未得到很好解決的背景下，對(duì) KCS船尾軸向標(biāo)稱伴流場(chǎng)的尺度效應(yīng)進(jìn)行了研究。對(duì)槳盤面平均軸向伴流分?jǐn)?shù)、伴流峰、伴流谷隨雷諾數(shù)的變化關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)分析?；诰植繀?shù)化建模對(duì)KCS模型的尾部變形得到Smart Dummy模型，對(duì)該模型的繞流場(chǎng)進(jìn)行了詳

4、細(xì)分析，并基于Smart Dummy模型對(duì)船槳一體螺旋槳誘導(dǎo)的激振力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明該模型在預(yù)報(bào)實(shí)船標(biāo)稱伴流場(chǎng)以及螺旋槳誘導(dǎo)的船體表面脈動(dòng)壓力方面有巨大的潛力。對(duì)于航行于水面的艦船，船體姿態(tài)的變化會(huì)導(dǎo)致以約束模型為基準(zhǔn)的數(shù)值計(jì)算與實(shí)際情況有所差別。基于重疊網(wǎng)格技術(shù)，應(yīng)用六自由度模型與疊加旋轉(zhuǎn)模型實(shí)現(xiàn)了自由度開(kāi)放狀態(tài)下的KCS自航計(jì)算，充分考慮了船體姿態(tài)的影響。通過(guò)與約束狀態(tài)下的模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者在繞流場(chǎng)以及螺旋槳誘導(dǎo)的激振力