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原文传递水面船舶减阻新技术研究

论文题名：	水面船舶减阻新技术研究
关键词：	反向射流减阻;数值计算;气液两相流;运输船舶
摘要：	目前，绿色船舶和经济船舶是大中型运输船舶发展和设计的主要趋势，能够有效的减少环境污染和能源浪费等诸多问题。近几十年来，科研人员提出了很多关于船舶的减阻技术，一部分减阻技术还处于理论研究阶段，还有一部分减阻技术已被运用到实船上，并且取得较好的减阻效果。通过前人的研究，有两种相对成熟的减阻技术，一种是反向射流减阻技术，在绕流钝体的首部驻点位置喷射反向射流，可以有效的降低首部高压区的压力，从而降低钝体的压差阻力；另一种是气泡/气膜减阻技术，通过向船体表面通入气体，形成气泡或气膜，改变船体表面附近介质的性质，以减小船体的摩擦阻力。本文将上述两种减阻技术引入到20000DWT江海直达散货船上，并且提出具体的减阻方案，通过FLUENT软件对该船在1：31.98的缩小模型上进行数值模拟仿真，研究相关的减阻规律并对其进行分析，选出一套最佳的综合减阻方案。　　对船体模型在首部迎流喷气或喷水进行数值模拟，计算结果显示：1）在首部迎流喷水可以有效降低首部压力，从而减小压差阻力，但对模型平行中体以及尾部的压力分布几乎没有影响；2）由于本文采用合模的思想，喷水口越接近水面，减阻效果越好；3）保持喷水口面积和位置不变，改变喷水速度，当喷水速度取1m/s时，综合减阻效果最好，减阻率达到4%，节能率达到2.3%；4）首部迎流喷气时，喷气口位置太接近水面，喷出的气体受到浮力的影响，逸散到水面，并不能有效覆盖船体，不能起到减阻效果。　　在船模底部纵向设置喷口，向船舷侧横向喷气，研究喷口位置、喷口面积和总喷气流量对减阻效率的影响。结果显示：1）喷气量一定时，喷口越靠近来流端，减阻效果越好；2）保持喷水口面积和位置不变，改变总喷气量，摩擦减阻率与总减阻率随总喷气量的增加先逐渐增加，最后趋于平缓。节能率随总喷气量的增加逐渐下降，最终变为负值。　　首部迎流喷水减阻方式和底部横向喷气减阻方式互不影响。当来流速度为1m/s，雷诺数为4.976×106时，首部迎流喷水速度取1m/s、底部横向喷气的总喷气量取2.5 m3/h，可使总减阻率达到23.06%，节能率达到3.19%。
作者：	杨超
专业：	力学
导师：	熊鳌魁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文