原文传递
基于外界环境的船体阻力及推进系统能效分析
| 论文题名： | 基于外界环境的船体阻力及推进系统能效分析 |
| 关键词： | 船舶阻力;推进系统;能效分析 |
| 摘要： | 在航运业提倡节能减排、高效运营的大背景下，关注船舶运营的外界环境（船体表面粗糙度、污底、风力）的影响，研究20000 DWT江海直达散货船在不同外界条件下的航行阻力、船舶推进系统能量利用效率及能效水平，分析三者与航速的关系及敏感度。 采用计算流体力学（CFD）方法，结合船模阻力试验，研究目标船的航行阻力。结果表明，湍流k-e RNG模型适用于模拟计算高雷诺数的船体周围流场的情况，计算精度在可接受范围内。同采用数值模拟方法研究船体表面粗糙度、污损附着、风力大小对航行阻力的影响，结果表明，船体表面条件不同，对航行阻力的影响也不同。在粗糙表面（包含轻度污底）和中度污底情况下，增加的航行阻力主要为摩擦阻力，此时增加的阻力可采用经验推荐的摩擦阻力补贴系数处理；重度污底情况下，增加的航行阻力不再以摩擦阻力为主，粘压阻力、兴波阻力所占比例会增大，经验推荐的补贴系数已不适用实际情况。与船体表面条件相比，风力对航行阻力的影响更大，对航速的敏感度也较大。随风级增大，增加的阻力与航速的关系从线性逐渐成次幂。增加的阻力性质随航速增大而变化，低航速时以摩擦阻力为主，高航速下剩余阻力（兴波阻力、空气阻力、汹涛阻力等）占总阻力比例增大。将仿真结果应用于目标船的阻力计算，得到不同船体表面条件、风力环境与船体阻力的函数关系。 在MATLAB/Simulink平台建立目标船的主动力推进系统仿真模型，航速、船体表面条件、风力作为模型的输入元素，船舶推进系统能量利用效率和能效运营指数为相应的输出，分析映射关系。结果表明，船舶能效运营指数对航速的敏感度较高，在同一外界环境下，运营航速低于某一临界值，能效指数可维持在较低水平，高于临界值能效指数将猛增。船体表面粗糙度、污底、风力大小都会影响船舶推进系统能量利用效率及能效运营指数。较差的船体表面条件会降低推进效率，增大能效。风力的影响更明显，风级越大，船舶推进效率越低，能效指数越大，航速临界点也逐渐减小。 |
| 作者： | 姚雪蕾 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 袁成清 |
| 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 |
检索历史
应用推荐
