基于船-槳-舵全耦合求解的船舶自航性能數值預報方法研究.pdf

1、船舶在水中航行時其性能的優(yōu)劣不僅取決于其自身特點，還與螺旋槳以及槳后舵密切相關。螺旋槳作為當前船舶最主要的推進器為船舶航行提供動力，船槳之間是否匹配對于船舶快速性、經濟性有重要影響；槳后舵對于船舶運動穩(wěn)定性以及運動方向調整有著至關重要的作用。在研究船舶性能時不能僅將目光聚焦在船舶本身，更應考慮船舶、螺旋槳以及舵所構成的整個系統(tǒng)產生的影響。因此深入開展船槳舵全耦合下的船舶性能研究對于當代船舶設計與優(yōu)化具有重要意義和顯著的工程價值。

2、　　本文基于計算流體力學軟件Fine/Marine，以KCS船以及其槳KP505和舵為研究對象，采用實體建模方法，開展了船體阻力計算、螺旋槳敞水性能計算，對船槳耦合下船舶自航運動、船槳舵全耦合下船舶自航運動以及回轉運動進行數值模擬。
　　船舶自航運動數值模擬的關鍵是如何實現船槳舵之間的相互耦合，本文基于FINE/Marine軟件隨體網格與滑移網格技術，構建了一種新的船槳舵全耦合數值求解模型和方法，計算中船舶的運動并非由給定來流等效

3、替代產生而是直接由船后螺旋槳旋轉產生推力引起，與實際情況相一致。在此基礎上本文針對不同螺旋槳轉速下的船舶自航運動進行實時數值計算，模擬了船舶從啟動到穩(wěn)定自航的整個過程，進而求得相關試驗航速下的船舶實效自航點。船舶自航點的CFD預報與相關試驗結果比較說明這種船槳舵全耦合數值求解模型和方法可以較為準確地模擬船舶自航運動。同時根據數值計算結果，分析了船舶自航運動中船-槳之間的相互作用以及船-槳-舵之間的相互作用。
　　船舶回轉運動研究同

4、樣是基于這種船槳舵全耦合數值求解模型和方法，通過改變初始舵角，對船舶轉舵后的整個運動過程進行數值模擬。文中針對兩種舵角δr=20°及35°下的船舶回轉運動開展數值計算，得到了不同舵角下的船舶回轉運動特性參數，完成了船舶回轉運動軌跡曲線的繪制；通過與嚇夫加特-桑海的經驗公式計算結果相比較具有良好的一致性，驗證了本文所建立的船槳舵全耦合數值求解模型和方法在研究船舶回轉運動時的可靠性。
　　本文通過開展船舶自航以及回轉性能數值預報研究，