详情

原文传递船后伴流场的预报与分析

论文题名：	船后伴流场的预报与分析
关键词：	螺旋桨;CFD方法;FORTRAN语言;面元法
摘要：	船桨之间的相互干扰会使船后桨桨盘面处的速度场与敞水桨之间存在较大差别，而螺旋桨的存在也会使船体周围的速度场及压力场与孤立船体之间存在较大差别。因此，将基于孤立船体所求得的船尾桨盘面处的标称伴流场作为螺旋桨适伴流设计的依据会使设计桨在船尾工作时与设计时的计算结果存在较大偏差，所以分析船桨之间相互干扰对伴流的影响并获取实效伴流对螺旋桨的适伴流设计有重大意义。　　本文选取KCS船与KP505螺旋桨作为主要研究对象。采用CFD方法分析其阻力性能，并提取其标称伴流与表观伴流，最后采用FORTRAN语言基于势流理论编译程序，计算得到实效伴流场。　　关于船体标称伴流的获取，本文首先计算KCS船体模型的阻力性能并与试验值进行校核，结果表明，计算值与试验结果具有很好的一致性。然后针对某一具有标称伴流试验值的集装箱船进行标称伴流数值模拟，通过分析湍流模型、网格布置形式对计算结果精度的影响，得到一种可以精确模拟孤立船体标称伴流场的数值方法，并将该方法应用到油船、散货船与双桨船上，均可以得到满意的计算结果。最后分析尺度效应对船舶标称伴流场的影响，并通过引入雷诺相似船模概念探讨能够减弱尺度效应对船舶标称伴流场影响的CFD方法。　　对于船舶表观伴流场的研究，主要通过CFD方法计算KCS船桨一体模型得到船舶阻力、螺旋桨推力、转矩与表观速度场，将计算结果是试验结果对比分析，结果表明，船体阻力以及螺旋桨推力性能与试验值误差均很小；分析船桨一体与孤立船体在船体表面压力、船尾速度场上存在的区别，并分析标称伴流场中螺旋桨与船后桨在水动力性能和空泡性能上存在的差别，发现船桨干扰对螺旋桨的推力影响可以达到10％左右，对空泡在各桨叶上的分布有很大的影响。　　采用面元法计算螺旋桨实效伴流场。将表观速度场作为初始流场，计算螺旋桨桨前诱导速度，将表观速度减去平均诱导速度得到的速度场作为下次计算所用流场，通过监测螺旋桨推力与转矩系数的变化来判断结果是否收敛，收敛后得到实效伴流场。采用CFD验证实效伴流的实用性，结果表明螺旋桨在实效伴流场中的性能与螺旋桨在船后工作时的性能基本一致。
作者：	何新
专业：	流体力学
导师：	黄胜
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