船后伴流場的預(yù)報(bào)與分析.pdf

1、船槳之間的相互干擾會(huì)使船后槳槳盤面處的速度場與敞水槳之間存在較大差別，而螺旋槳的存在也會(huì)使船體周圍的速度場及壓力場與孤立船體之間存在較大差別。因此，將基于孤立船體所求得的船尾槳盤面處的標(biāo)稱伴流場作為螺旋槳適伴流設(shè)計(jì)的依據(jù)會(huì)使設(shè)計(jì)槳在船尾工作時(shí)與設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果存在較大偏差，所以分析船槳之間相互干擾對伴流的影響并獲取實(shí)效伴流對螺旋槳的適伴流設(shè)計(jì)有重大意義。
　　本文選取KCS船與KP505螺旋槳作為主要研究對象。采用CFD方法分析其

2、阻力性能，并提取其標(biāo)稱伴流與表觀伴流，最后采用FORTRAN語言基于勢流理論編譯程序，計(jì)算得到實(shí)效伴流場。
　　關(guān)于船體標(biāo)稱伴流的獲取，本文首先計(jì)算KCS船體模型的阻力性能并與試驗(yàn)值進(jìn)行校核，結(jié)果表明，計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果具有很好的一致性。然后針對某一具有標(biāo)稱伴流試驗(yàn)值的集裝箱船進(jìn)行標(biāo)稱伴流數(shù)值模擬，通過分析湍流模型、網(wǎng)格布置形式對計(jì)算結(jié)果精度的影響，得到一種可以精確模擬孤立船體標(biāo)稱伴流場的數(shù)值方法，并將該方法應(yīng)用到油船、散貨船與雙槳

3、船上，均可以得到滿意的計(jì)算結(jié)果。最后分析尺度效應(yīng)對船舶標(biāo)稱伴流場的影響，并通過引入雷諾相似船模概念探討能夠減弱尺度效應(yīng)對船舶標(biāo)稱伴流場影響的CFD方法。
　　對于船舶表觀伴流場的研究，主要通過CFD方法計(jì)算KCS船槳一體模型得到船舶阻力、螺旋槳推力、轉(zhuǎn)矩與表觀速度場，將計(jì)算結(jié)果是試驗(yàn)結(jié)果對比分析，結(jié)果表明，船體阻力以及螺旋槳推力性能與試驗(yàn)值誤差均很小；分析船槳一體與孤立船體在船體表面壓力、船尾速度場上存在的區(qū)別，并分析標(biāo)稱伴流場中

4、螺旋槳與船后槳在水動(dòng)力性能和空泡性能上存在的差別，發(fā)現(xiàn)船槳干擾對螺旋槳的推力影響可以達(dá)到10％左右，對空泡在各槳葉上的分布有很大的影響。
　　采用面元法計(jì)算螺旋槳實(shí)效伴流場。將表觀速度場作為初始流場，計(jì)算螺旋槳槳前誘導(dǎo)速度，將表觀速度減去平均誘導(dǎo)速度得到的速度場作為下次計(jì)算所用流場，通過監(jiān)測螺旋槳推力與轉(zhuǎn)矩系數(shù)的變化來判斷結(jié)果是否收斂，收斂后得到實(shí)效伴流場。采用CFD驗(yàn)證實(shí)效伴流的實(shí)用性，結(jié)果表明螺旋槳在實(shí)效伴流場中的性能與螺旋槳