M船型水氣兩相流場(chǎng)特性研究.pdf

1、M船型以其底部形狀形似字母M而得名。它主要由三個(gè)部分構(gòu)成--中體、升力涵道以及剛性圍壁。“中體”是船體的主干部分,它采用了深吃水尖削型船首和淺吃水平直尾部線形,提供絕大部分的排水浮力。“升力涵道”位于中體兩側(cè),作用是為船提供水浮力和氣流升力。“剛性圍壁”用于遮擋住中體產(chǎn)生的首波,并將首波能量導(dǎo)入涵道,使得舷內(nèi)壓力梯度趨于均勻。舷外則采用平直面,以使舷外壓力梯度差最小,并能減少船行波。美國(guó)海軍以該船型為基礎(chǔ),采用并行雙M結(jié)構(gòu)建造一艘M80

2、軍艦。具有速度高,興波小,操縱性好等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)關(guān)于M船型研究較少。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展為M船型的阻力數(shù)值模擬研究工作提供了可靠而又有效的方法。運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究M船在自由液面下的受力,獲得不同速度下阻力,升力。對(duì)船殼表面的壓力分布,兩相分布及自由液面形態(tài)等進(jìn)行分析。找出在不同速度下的規(guī)律,為優(yōu)化船型提供依據(jù)。同時(shí)驗(yàn)證數(shù)值方法的準(zhǔn)確性及有效性。通過(guò)水池試驗(yàn),測(cè)得模型在靜水中直航的阻力,傾角及升沉等相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)M船型線圖,在

3、gambit中建立數(shù)值模型。采用商業(yè)軟件fluent對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到船模計(jì)算數(shù)據(jù)。將數(shù)值模擬所得結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。在數(shù)值方法上,運(yùn)用VOF方法來(lái)模擬自由液面。通過(guò)RNGк-ε模型來(lái)封閉RANS方程組進(jìn)行求解。
　　得出結(jié)論:1)通過(guò)不斷的嘗試,本文中的計(jì)算方法能夠模擬出在Fr▽＜3情況下船模阻力與升力。并且有一定的準(zhǔn)確性。用fluent來(lái)模擬該船型在靜水中低速下的阻力,具有一定的可行性。2)本文計(jì)算中,空氣能夠通過(guò)M

4、船底隧道,但M船主要升力還是來(lái)至于船底表面的動(dòng)壓。隧道中壓力較小,為M船升力貢獻(xiàn)不大。3)在Fr▽＜1是M船處于排水型狀態(tài)。Fluent計(jì)算的阻力,升力都與試驗(yàn)相符,誤差率很小。因此,本文中的方法也可用于其它排水型船的兩相流研究。尤其是研究球鼻艏,興波等方面。4)數(shù)值模擬中的淺水效應(yīng)對(duì)船模有較大影響,在船尾波形中有所體現(xiàn)。在速度為5m/s,6m/s時(shí),V＞1.2gh,橫波系消失,只存在散波系。該現(xiàn)象與實(shí)際情況趨勢(shì)一致。5)當(dāng)Fr▽＞3時(shí)