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桨前射流对螺旋桨水动力性能影响研究
| 论文题名： | 桨前射流对螺旋桨水动力性能影响研究 |
| 关键词： | 船舶尾流场;节能附体;桨前射流;螺旋桨;水动力性能 |
| 摘要： | 随着能源紧缺以及环境污染等问题日益突出，国内外船舶行业正不断加快节能减排技术的研究。在船舶水动力性能方面，围绕船尾螺旋桨，以均流和预旋为目的的节能附体的开发逐渐成为热点研究问题。在桨前附体干扰船尾流场机理启发下，本文提出侧向射流直接控制船尾流场设想，以期望达到桨前节能附体改善来流品质的效果，并通过数值计算手段探索了该技术的可行性。 基于Fluent软件，以KVLCC2肥大标准船型和KP458螺旋桨为研究对象，对其船舶阻力、螺旋桨敞水特性及船桨干扰进行了数值模拟，并通过与试验测量数据对比，表明了本文所采用数值方法的可行性。 本文首先研究了均匀流场中不同射流速度和不同射流角度对螺旋桨水动力性能的影响，揭示了射流对螺旋桨来流流场及桨前预旋流动对于螺旋桨性能影响机理。随后对船尾非均匀流场中，船体左舷、船中、右舷三处不同位置射流对船尾桨盘面流场影响进行了研究，桨盘面周向速度变化特征表明了通过射流进行预旋的可行性。结合船舶自航数值模拟，分析了不同位置射流对船体推进效率的影响，研究结果表明在船中以及右舷处射流能较好的产生预旋效果并提高推进效率。 针对肥大型船舶非均匀伴流场特征，提出在船尾舭部侧向开口射流，以达到均流的目的。探讨了不同开口位置、不同速度射流对船体阻力、螺旋桨桨盘面速度分布的影响，并采用伴流目标函数WOF对其均流效果进行了评估。研究结果表明：1）船体侧向开口射流一定程度上增加了射流口前后的压差，将导致船体粘压阻力的增加，但对摩擦阻力影响较小，射流所带来的阻力增额不能忽略；2）船体侧向开口射流能够有效改善桨盘面上部斜向下和底部斜向上的流动，使桨盘面的流线更加“密集”、“平直”。整体表现出使桨盘低速区域减少，外半径处轴向速度峰值降低，且随着射流速度增加，峰值降低幅度越大。均流效果随射流速度及开口位置的变化而变化，在所讨论的位置中，适中的位置均流效果最好。本文相关研究方法及结论对于发展船舶主动流场控制技术以及拓宽船舶推进节能减排技术具有一定的理论及应用价值。 |
| 作者： | 刘涛 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 陈克强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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