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基于壳体加热的船舶减阻基础研究
| 论文题名： | 基于壳体加热的船舶减阻基础研究 |
| 关键词： | 船舶减阻;壳体加热;摩擦阻力;船模减阻率 |
| 摘要： | 船舶运输是物资运输中最主要的、最经济的运输方式。在船舶航行中，船用柴油机主动力推进装置的有效热效率为百分之五十左右，这部分有用功主要用于克服船舶阻力，推动船舶行进。其余部分主要以各种废热的形式散失到外界环境中。如何进一步提高船舶能效是本领域的重要研究工作。 本文提出了基于壳体加热的船舶减阻新思路，利用船舶废热减小船舶摩擦阻力，并开展了相关基础研究，主要完成以下工作:(1)选择某型号散货船作为母型船设计加工船模，设计简便、可有效调节的加热方式以及合适的加热功率。(2)在船模壳体外壁流体处于混合状态时，通过理论计算模型计算加热功率以及航速对船模层流减阻效果的影响，并进行实船减阻的理论计算。(3)试验探究加热功率以及船模航速对船模层流减阻的影响并与理论计算对比，并通过试验探究当船模壳体外壁流体处于紊流状态时，加热功率以及航速对船模减阻效果的影响。 通过上述工作主要得出以下几点结论:(1)建立壳体加热条件下的船模阻力计算模型，通过该模型可以分析加热功率、航速等因素对层流加热减阻的影响。通过理论分析发现，在同一航速下，减阻率随着加热功率的提高而增大;在同一加热功率下，减阻率随着航速的提高呈现出先增加后减小的趋势，这主要与转捩点推移距离有关，在航速为0.71m/s，加热功率为0.7W/cm2时可以实现最大的减阻效果8.1％。(2)通过该模型对实船进行理论分析时发现，在设计航速14.5kn航行时，减阻率随着加热面积的增加呈现先增大后减小的趋势，当加热面积为90.7m2时，实船减阻效果可以达到最大值1.8％～2.025％。(3)在层流加热减阻试验中，在同一航速下，船模减阻率随着加热功率的增加而增加;同一加热功率下，船模减阻率随着航速的增加而降低。在航速为0.5m/s，加热功率为0.7W/cm2时，减阻效果达到最佳5.21％。理论与试验的差距可能是由船模表面的不平整度、粗糙度和漏热问题导致的。(4)紊流加热减阻在试验中，同一航速下，船模减阻率随着加热功率的增加而稳步提高;同一加热功率下，船模减阻率随着航速的增加而降低。在加热功率为0.7W/cm2，航速为0.5m/s时，同时减阻率也达到最大值9.88％。 |
| 作者： | 陈康 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 纪玉龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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