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前置预旋导管对江海直达集装箱船快速性的影响研究
| 论文题名： | 前置预旋导管对江海直达集装箱船快速性的影响研究 |
| 关键词： | 前置预旋导管;江海直达集装箱船;快速性;节能附体层 |
| 摘要： | 近年来，随着环境恶化的加剧，能源的紧缺，人们对于能源利用率的要求越来越高。船舶行业刮起“绿色船舶”风潮，船东越来越关注船舶的节能环保。各类布置在螺旋桨前后，旨在改善螺旋桨来流品质或回收能量的节能附体层出不穷。其中，前置预旋导管同时具有均流和预旋效果，引起了广泛的关注。本文通过数值计算和模型试验手段，对前置预旋导管这一节能附体型式在江海直达船上的应用进行了研究。本研究依托国家工信部项目《江海直达节能环保集装箱示范船开发》。 本文先基于Fluent软件，以某江海直达船、5叶大侧斜桨为研究对象，对其船舶阻力及螺旋桨敞水特性进行了数值模拟，并通过与试验数据对比验证了本文所采用数值方法的有效性及计算精度。 江海直达船采用双艉鳍线型，数值计算表明该船螺旋桨盘面周向流动呈现出沿鳍体中线的弱对称特征。从增大有利预旋同时减小不利预旋的角度出发，首先设计了多种定子剖面型式与定子周向布置形式，并对加装了定子但不带螺旋桨的船体绕流进行了数值计算。通过权衡其阻力增额及盘面周向流动速度大小，选取了最合适的定子剖面型式。随后改变定子偏转角，并进行船桨自航数值模拟，系统研究了前置预旋导管对船桨干扰的影响，并通过与无节能附体情况的比较，对不同前置预旋导管方案的节能效果进行了评估，其中两种最佳方案的节能效果分别可达3.9％和5.0%。研究结果同时表明增大盘面有利预旋部分将带来较大的阻力增加，而减小不利预旋甚至改变部分区域为有利预旋则代价较小，旨在为螺旋桨形成预旋的相关研究应重点关注对不利预旋部分的改善。 根据前面的计算结果，选取节能效果最好的前置预旋导管方案进行快速性模型试验研究，并通过与无节能附体情况的比较，对其在江海直达船上的节能效果进行了评估。试验结果表明该节能附体能够有效提升推进系统的推进效率，但由于阻力增加过于显著，最终节能效果不如数值计算结果显著。综合分析其主要可能的原因在于定子安装精度不高所致，模型制作及安装有待进一步的提高。 |
| 作者： | 周毅 |
| 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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