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水翼辅助推进船舶波浪中运动和增阻特性研究
| 论文题名： | 水翼辅助推进船舶波浪中运动和增阻特性研究 |
| 关键词： | 水翼船;节能推进;波浪增阻;振动水翼 |
| 摘要： | 为改善船舶在波浪中的推进性能,本文提出了在船首两侧增设(固定)水翼的水翼辅助推进船舶设想,该船型能有效地减小船舶在波浪中的运动响应,同时利用水翼随船舶在波浪中运动时产生的推力减小船舶在波浪中的增阻,从而改善船舶在波浪中的推进性能。本文采用CFD方法和二维势流理论对均匀流和波浪中振动水翼的水动力性能进行了数值研究,并探讨了水翼运动参数对其水动力性能的影响。同时基于水翼船的设想,选取集装箱船型作为研究对象,采用频域三维面元法对原型和添加水翼船型在规则波中的运动和增阻响应进行了模型试验研究和数值计算,并通过数值计算结果与试验结果的对比,验证了计算结果的准确性。最后文中还对水翼展弦比和安装位置对水翼船在规则波中的运动和增阻响应进行了数值研究。振动水翼水动力性能研究结果表明当选择适当的水翼运动参数,垂荡纵摇耦合运动和纯垂荡运动水翼在静水或波浪中航行时均能产生向前的推力辅助自身推进;而对于纯纵摇运动的水翼而言,其在波浪中航行时不能产生向前的推力,只产生周期变化的阻力。船舶试验和船舶运动数值预报结果表明水翼能够有效地减小船舶在波浪中的纵摇、垂荡和增阻响应,且在所涉及波浪频率下,添加水翼船舶的摇荡运动和增阻响应均比原型小,其中添加水翼船舶在波浪中的纵摇和垂荡响应峰值分别减少了21％和24%,而增阻响应峰值则减小了近80%;水翼船在波浪中的运动和增阻响应随着水翼展长的增加而逐渐减小,且水翼安装位置越靠近船首水翼在波浪中的推进效率越高。因此,通过合理的设计水翼的尺寸和安装位置可以有效地减小水翼船在波浪中摇荡运动和波浪增阻。 |
| 作者： | 祝美霞 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马宁;顾解忡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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