阻流板對(duì)雙體船水動(dòng)力性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì),人類對(duì)于航運(yùn)、海洋探索和開發(fā)的活動(dòng)比以往的任何時(shí)期都更加廣泛和深入,因此,對(duì)提高和改善船舶的水動(dòng)力性能提出了更高的要求。中小型船舶在高航速情況下,船體周圍及尾流場(chǎng)的水動(dòng)力特性將直接影響到船舶的受力和主機(jī)所需的功率,在主尺度和主機(jī)功率給定的情況下,采取有效的措施改善船舶繞流場(chǎng),使船舶在不同航速下航行時(shí)具有優(yōu)良的阻力特性和運(yùn)動(dòng)性能,是船舶水動(dòng)力學(xué)的熱點(diǎn)之一。艉阻流板(sterninterceptor)是近年出現(xiàn)的一種

2、附體,它可以有效改變船體水動(dòng)力性能,若對(duì)阻流板做合理的設(shè)計(jì),可以通過改變其周圍及船體艉后方的流場(chǎng),提高船舶的快速性和操縱性,對(duì)于高速船型有很好的應(yīng)用價(jià)值。
　　 阻流板相對(duì)于船體是尺度很小的附體,為了對(duì)帶阻流板的船體的水動(dòng)力進(jìn)行模擬,需要一套有效的計(jì)算方案,以便準(zhǔn)確反映安裝阻流板前后流場(chǎng)的變化和效果。因此,首先采用商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)影響流場(chǎng)CFD計(jì)算的主要因素進(jìn)行了計(jì)算探討,針對(duì)網(wǎng)格劃分方式、數(shù)值算法和湍流封閉模

3、型給出適用于雙體船及帶有阻流板的雙體船水動(dòng)力性能數(shù)值計(jì)算的方案。經(jīng)過大量的對(duì)比計(jì)算和關(guān)于適用性的研究,給出了適用的計(jì)算方案,針對(duì)其中的一些重要參數(shù)給出了建議的取值范圍。利用提出的方案所得到的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了計(jì)算方案的正確性和適用性。
　　 阻流板和船體是相互干擾的,在對(duì)阻流板水動(dòng)力機(jī)理的研究中的第一階段,為了探討阻流板鄰近的水動(dòng)力學(xué)機(jī)理,先做局部化處理:對(duì)船體進(jìn)行了簡(jiǎn)化假設(shè),以底部為平板的二維船體代替真實(shí)船體

4、,對(duì)不考慮橫向繞流和船體表面彎曲影響的阻流板水動(dòng)力機(jī)理進(jìn)行了研究。通過對(duì)不帶阻流板以及帶有不同高度阻流板的二維船體分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析阻流板的影響效果,進(jìn)而詳細(xì)計(jì)算對(duì)比了不帶阻流板和帶有阻流板的情況下,在阻流板的主要影響范圍內(nèi),流場(chǎng)速度和壓力的變化,捕捉流場(chǎng)的流動(dòng)細(xì)節(jié),探討阻流板的水動(dòng)力機(jī)理。在了解阻流板作用的水動(dòng)力機(jī)理之后,嘗試通過改變艉部構(gòu)型以充分利用阻流板的作用來改善船體的水動(dòng)力性能。
　　 隨后,在上述研究的基礎(chǔ)上,對(duì)

5、三維船模帶有阻流板前后的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬。首先計(jì)算了不帶阻流板的雙體船和帶有不同高度阻流板的雙體船的水動(dòng)力性能,并將各種情況下的船體阻力計(jì)算結(jié)果與船模試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了計(jì)算的有效性,對(duì)雙體船安裝阻流板前后的水動(dòng)力性能進(jìn)行了比較,歸納上述研究,分析安裝阻流板對(duì)船體作用的水動(dòng)力機(jī)理,探討阻流板對(duì)船體水動(dòng)力性能的改善作用,研究了船型因素對(duì)阻流板作用的影響。通過計(jì)算研究,進(jìn)一步明確了阻流板的水動(dòng)力機(jī)理,了解了阻流板對(duì)雙體船水動(dòng)力性能的改善