微氣泡作用下船舶尺度效應(yīng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展及世界能源危機(jī)的日益凸現(xiàn)，各行各業(yè)都在努力尋求可持續(xù)發(fā)展方案，船舶行業(yè)也不例外。一直以來(lái)，國(guó)與國(guó)之間的貿(mào)易主要是通過(guò)船舶運(yùn)營(yíng)，自我國(guó)加入WTO以來(lái)，對(duì)外貿(mào)易額逐年增大，船舶油運(yùn)能源消耗極大，因而減少船舶能源消耗已被提升為重要的議題，許多國(guó)家都在努力探求經(jīng)濟(jì)的船舶節(jié)能方式。 基于以上的國(guó)際環(huán)境與背景，面向未來(lái)，抓住機(jī)遇，努力探求科學(xué)經(jīng)濟(jì)的船舶節(jié)能方式，有利于推動(dòng)我國(guó)造船產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級(jí)，有利于增強(qiáng)我國(guó)造

2、船業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力與地位，促使我國(guó)由航運(yùn)大國(guó)成為航運(yùn)強(qiáng)國(guó)，是科學(xué)發(fā)展觀的重要體現(xiàn)。 在科學(xué)經(jīng)濟(jì)的船舶節(jié)能方式中，減阻節(jié)能一直以來(lái)是被倡導(dǎo)的主旋律。目前，氣泡減阻船的研究已成為時(shí)代發(fā)展的主流，吸引著國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者的目光并為之進(jìn)行著不懈的研究。 本文以過(guò)渡級(jí)艇船型作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行在船底噴射微氣泡的數(shù)值模擬。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，對(duì)三個(gè)不同縮尺比船模噴氣減阻進(jìn)行分析研究，探討噴氣減阻的可行性及噴氣與減阻之間的關(guān)系，為氣泡船試

3、驗(yàn)與實(shí)船研究提供理論指導(dǎo)。 本文基于流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬。采用有限體積法離散方程，計(jì)算模型采用Mixture混合相模型，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)的K—ε二方程模型，速度和壓力耦合采用Simplec方法，壓力離散采用BodyForceWeighted格式。 基于高速過(guò)渡級(jí)艇船型的數(shù)值模擬與分析，主要得出以下結(jié)論： 數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格類型、網(wǎng)格數(shù)對(duì)計(jì)算有一定影響。相同條件下，同一類型網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果偏差不大，結(jié)

4、構(gòu)化網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果優(yōu)于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果，同一類型的不同網(wǎng)格數(shù)的計(jì)算結(jié)果不同。此外，湍流模型對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大，數(shù)值計(jì)算對(duì)摩擦阻力的計(jì)算精度較高，能夠比較準(zhǔn)確地模擬出船體的摩擦阻力。 數(shù)值計(jì)算能夠較好地模擬氣泡在船底的流動(dòng)情況。傅氏數(shù)相同時(shí)，船底摩擦阻力隨噴氣量的增大而減少，減阻率隨噴氣量的增大而增大，但是噴氣量增大到一定程度，減阻率變化不大；當(dāng)噴氣量相同時(shí)，船底摩擦阻力與減阻率隨傅氏數(shù)的增大，有增加的也有減小的。傅氏數(shù)相同時(shí)