船舶扇形導管的水動力性能數(shù)值預報分析.pdf

1、推進器工作于船尾流場中，受到伴流直接影響，這使得推進器的實際效率區(qū)別于敞水工作效率。常規(guī)船型在對應(yīng)螺旋槳盤面圓心附近小半徑區(qū)域及盤面內(nèi)部的上方，存在高伴流區(qū)。高伴流區(qū)的存在直接導致了推進效率的下降，空化性能的惡化和激振力水平的提高。因此，在船體和推進器之間加裝節(jié)能扇形導管，改善槳前流場十分有意義。
　　本文采用CFD方法，通過對標準船模KCS進行了裸船及船槳一體的自航計算，并與試驗結(jié)果進行對比，驗證了本文計算方法的可行性。并分別從

2、阻力、自由液面、伴流場三個方面進行了闡述，為后續(xù)數(shù)值計算工作的展開提供合理的支撐。
　　為了分析扇形導管的節(jié)能效果及節(jié)能原理，首先運用STAR-CCM+計算了不同航速下有無扇形導管的裸船水動力性能，并著重分析有無扇形導管船后流場及槳盤面處伴流，發(fā)現(xiàn)扇形導管外側(cè)導管能收縮高伴流區(qū)增加槳盤面進流，并使螺旋槳槳盤面的伴流趨于均勻，內(nèi)側(cè)導葉引導流體流向螺旋槳相反的旋轉(zhuǎn)方向，增加螺旋槳槳葉相對流體的相對旋轉(zhuǎn)速度，起到導流預旋的作用。然后對有

3、無扇形導管的船-槳-扇形導管一體水動力性能進行計算，得到扇形導管在設(shè)計航速下節(jié)能效果為3.69％，并對船后流場、槳盤面軸向速度分布及切向速度分布進行分析，進一步探討了扇形導管的節(jié)能原理。最后進行了槳前扇形導管變參數(shù)水動力性能的分析，通過改變組合系統(tǒng)單參數(shù)（直徑、與螺旋槳相對位置及內(nèi)部導葉相對船體縱軸線的角度），對比原推進系統(tǒng)的水動力性能（船體阻力和螺旋槳推力、轉(zhuǎn)矩），發(fā)現(xiàn)扇形導管離槳0.135D及扇形導管的半徑為0.85R對船后螺旋槳水