基于船-槳-舵全耦合求解的船舶自航性能數(shù)值預(yù)報(bào)方法研究.pdf

1、船舶在水中航行時(shí)其性能的優(yōu)劣不僅取決于其自身特點(diǎn)，還與螺旋槳以及槳后舵密切相關(guān)。螺旋槳作為當(dāng)前船舶最主要的推進(jìn)器為船舶航行提供動(dòng)力，船槳之間是否匹配對(duì)于船舶快速性、經(jīng)濟(jì)性有重要影響；槳后舵對(duì)于船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性以及運(yùn)動(dòng)方向調(diào)整有著至關(guān)重要的作用。在研究船舶性能時(shí)不能僅將目光聚焦在船舶本身，更應(yīng)考慮船舶、螺旋槳以及舵所構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。因此深入開展船槳舵全耦合下的船舶性能研究對(duì)于當(dāng)代船舶設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有重要意義和顯著的工程價(jià)值。

2、　　本文基于計(jì)算流體力學(xué)軟件Fine/Marine，以KCS船以及其槳KP505和舵為研究對(duì)象，采用實(shí)體建模方法，開展了船體阻力計(jì)算、螺旋槳敞水性能計(jì)算，對(duì)船槳耦合下船舶自航運(yùn)動(dòng)、船槳舵全耦合下船舶自航運(yùn)動(dòng)以及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　船舶自航運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)船槳舵之間的相互耦合，本文基于FINE/Marine軟件隨體網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術(shù)，構(gòu)建了一種新的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法，計(jì)算中船舶的運(yùn)動(dòng)并非由給定來流等效

3、替代產(chǎn)生而是直接由船后螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力引起，與實(shí)際情況相一致。在此基礎(chǔ)上本文針對(duì)不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的船舶自航運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)值計(jì)算，模擬了船舶從啟動(dòng)到穩(wěn)定自航的整個(gè)過程，進(jìn)而求得相關(guān)試驗(yàn)航速下的船舶實(shí)效自航點(diǎn)。船舶自航點(diǎn)的CFD預(yù)報(bào)與相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果比較說明這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法可以較為準(zhǔn)確地模擬船舶自航運(yùn)動(dòng)。同時(shí)根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，分析了船舶自航運(yùn)動(dòng)中船-槳之間的相互作用以及船-槳-舵之間的相互作用。
　　船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)研究同

4、樣是基于這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法，通過改變初始舵角，對(duì)船舶轉(zhuǎn)舵后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬。文中針對(duì)兩種舵角δr=20°及35°下的船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)開展數(shù)值計(jì)算，得到了不同舵角下的船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特性參數(shù)，完成了船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的繪制；通過與嚇夫加特-桑海的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果相比較具有良好的一致性，驗(yàn)證了本文所建立的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法在研究船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的可靠性。
　　本文通過開展船舶自航以及回轉(zhuǎn)性能數(shù)值預(yù)報(bào)研究，