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江海直达货船气膜减阻数值研究及综合评估
| 论文题名： | 江海直达货船气膜减阻数值研究及综合评估 |
| 关键词： | 江海直达货船;气膜减阻;数值研究;综合评估 |
| 摘要： | 江海直达运输是世界航运的重要组成部分，在我国长江等内河物流体系中江海直达运输也扮演着重要角色，可简化物流运输环节，提高企业营运效益。受长江等内河航道水深的限制，大型化后的江海直达货船属于宽浅吃水、中低速船舶，若采用常规技术和设计手段，难以大幅提高其船舶快速性能。为满足国际组织对船舶节能减排的新要求（如EEDI、SEEMP等），提升江海直达船舶能效水平已迫在眉睫。 气泡减阻技术主要通过产生气泡改变湍流边界层结构，减小船舶摩擦阻力，其将可能成为大型江海直达船减阻节能的关键解决方案之一。 本文首先进行了典型气泡生成方式在大型江海直达船上的适用性分析，确定气体的生成方式，喷口形式并设计一套初步的喷气装置。然后针对这一类低速大型运输船舶，以某一条船为例，利用Gambit软件建立船模，Icem CFD软件对模型进行网格划分，利用Fluent软件对目标船网格进行数值计算。将得到的数值计算结果，与拖曳水池中的模型试验结果进行对比，验证计算结果的可靠性。结果显示： 1）在来流速度不变时，喷气流量越大，减阻效果越好，增大到一定值后，多喷缝喷气会随着喷气流量增加减阻效果下降； 2）在喷气量一定时，一般在Fr=0.16（即对应设计航速）时，减阻效果最佳； 3）总阻力系数随喷气流量和来流速度的变化趋势和摩擦阻力系数的变化趋势基本一致； 4）各个方案减阻效果均比较明显，总阻力最大减阻率达到19%； 5）其他条件不变时，喷气缝数量越多减阻效果越好； 6）气体在平行中体区域的分布范围决定了减阻效果的优劣，气体覆盖面积越大，减阻效果越好。 7）试验结果和数值计算结果基本一致，说明计算结果具有一定可靠性 在试验验证的基础上，根据“喷气雷诺数相似”这一概念，提出一种实船阻力预报方法。最后针对大型江海直达船这一类船型，基于目标船数值计算结果和模型试验结果，从快速性，经济性，节能性和技术性几个方面进行对减阻效果进行综合评价，结果发现基于综合指标的方案排序与减阻率的结果一致。 |
| 作者： | 杨帆 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王丽铮 |
| 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 |
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