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基于体积力法的船/桨/舵粘性流场的数值研究
| 论文题名： | 基于体积力法的船/桨/舵粘性流场的数值研究 |
| 关键词： | 体积力法;粘性流场;推进装置;航行性能;数值模拟;计算流体动力学 |
| 摘要： | 推进装置是船舶动力的核心,与船舶航行的快速性、经济性、安全性等性能紧密相关。螺旋桨作为当前船舶航行的主要推进器,与船体和桨后舵是一个完整系统,它们之间的相互作用对船舶的诸多性能有重要影响。因此深入开展船桨舵之间相互作用的研究在传统船型的优化设计、新船型的开发和船舶航行性能的改善等方面具有重要作用,具有显著的理论意义和工程意义。 近年来,随着计算机技术的高速发展,船舶计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)成为研究船舶水动力学的一种重要手段。应用CFD数值模拟方法研究船桨舵干扰问题可以为船舶设计提供更为详细的流场信息、探究船桨舵相互作用的机理,较试验方法具有明显优势。使用CFD方法处理船桨舵干扰问题的关键在于螺旋桨的处理,目前针对桨的模拟分为螺旋桨实体建模计算法和体积力法两种,其中体积力法具有建模简单、计算效率高等优点。 船舶的推进性能和回转性能研究中也经常涉及到船桨舵相互干扰问题。因此,本文利用CFD通用软件FLUENT及其UDF(用户自定义函数)功能,使用较为便捷的描述型体积力模型代替实体螺旋桨在流场的作用分别对船舶的自航性能、船桨舵相互干扰问题和船舶的定常回转运动进行了数值模拟。计算结果的分析表明,应用体积力法能快速高效地预报船舶自航性能,所得数值结果与试验值吻合良好,忽略扭矩的半船计算模型也能取得相当精度的计算结果;在船桨舵相互干扰的数值研究方面,体积力模型也显示了良好的计算精度,同时应用体积力法数值考察毂帽鳍(PBCF)的初步探讨也取得了一定成果;船舶回转运动的研究也表明体积力模型具有高效预报船舶回转运动水动力的能力。 |
| 作者： | 吴召华 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 陈作钢 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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