原文传递
船舶尾部伴流场的数值预报及尺度效应研究
| 论文题名： | 船舶尾部伴流场的数值预报及尺度效应研究 |
| 关键词： | 船体尾部流体;尺度效应;CFD软件;数值预报 |
| 摘要： | 船体尾部流体的流动特性是研究船舶推进性能的重要因素。船体周围粘性流场的复杂性充分体现在尾部流动及伴流中，因此，在船舶的设计阶段，准确地预报、评价船舶尾部伴流场至关重要。一般的船模试验只能满足傅汝德数相似，而模型尺度与实尺度的雷诺数却相差比较大，所以存在尺度效应的问题。目前尚缺乏针对不同船型特点的尺度修正方法。本文对船后流场进行了数值模拟，并研究了尺度效应对船尾伴流场的影响。研究过程中主要使用ANSYS ICEM CFD和STAR-CCM+软件，并以AUTO CAD、CATIA、TECPLOT以及ORIGIN等软件为辅助。 文章采用 CFD的计算方法对船舶尾部伴流场进行了数值模拟。选择标准船型KRISO的3600TEU集装箱船KCS船体为研究对象，在STAR-CCM+计算中采用SST k-ω湍流模型，通过与试验值的对比，误差在可接受范围内，证明了本文所采用的研究方法的可靠性。计算共选取了九个不同缩尺比的模型（其中包括实尺度的计算），计算得到船后速度场的分布图以及螺旋桨盘面处的伴流等值线图，着重对比分析了不同缩尺比下KCS船体螺旋桨盘面处的伴流场分布、各半径处的伴流分数、伴流周向平均值及伴流梯度、船尾区域速度场分布、船体流线分布等，探讨了尺度效应对船舶尾部伴流场（主要考虑轴向伴流分数）的影响。 文章最后对实船伴流场的预报提供了一种非常规方法。将模型尺度下的船体尾部进行几何变形，以期获得与实船伴流场更一致的效果。本文设计了一条不完全几何相似的船体模型，即仅仅将船体的尾部形状进行修改，而船体的其余部分保持不变，并对其进行数值模拟，再与实尺度计算值进行对比。相比较于修改之前的几何相似模型尺度船体而言，该模型具有更接近于实尺度的伴流场。此方法可以为研究尺度效应问题带来新的思路。 |
| 作者： | 沈煜 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郭春雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
