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基于FLUENT的渔船球鼻艏形状减阻优化研究
| 论文题名： | 基于FLUENT的渔船球鼻艏形状减阻优化研究 |
| 关键词： | 渔船;球鼻艏形状;优化设计;减阻效果 |
| 摘要： | 船舶阻力预报是反映船舶快速性和安全性的关键指标，其本质可描述为一种复杂的船体外型周围的粘性流体绕流动的测量手段。粘性流场的流态并不稳定，在没有水池模型的条件下预报难度明显增加，模拟的环境也不符合真实海况的条件，导致计算结果容易出现较大偏差。为了解决阻力预报中精确度不足和运算时间长的问题，本文提出优化船体型线的快速预报法。 本文系统地回顾国内外船舶CFD的发展历史和研究现状，详细比较了傅汝德阻力换算法和三因次阻力换算法各自的特征。对拖网渔船建立数值拖曳水池模型，实现复杂船体外型的网格划分，为FLUENT数值模拟提供良好的前处理环境。针对实船所采用的球鼻艏结构进行球鼻艏形状优化，提出基于椭圆弧和多项式表达的参数化设计法，设计出撞角型和S-V型球鼻艏。通过FLUENT计算选取减阻效果最好的球鼻艏类型和几何参数，配合尾部形状改善伴流场，制定完整的球鼻艏形状减阻优化方案。 考虑拖网渔船作业航速较低，粘性阻力在总阻力中占有比重大，但兴波阻力很大程度上由球鼻艏形状决定。FLUENT直接输出的结果仅为粘性阻力，并不能准确预报实船航行的阻力，因此优化球鼻艏型线的过程不排除兴波阻力影响。本文对渔船低速航行状态下捕捉兴波阻力，并依据道森慢船理论对计算结果进行兴波阻力补贴，修正船舶总阻力计算过程中兴波阻力成分的缺失。FLUENT采用全船模拟大幅度提高运算精度，但尾部伴流场会对阻力计算产生一定的干扰，选取合适的尾部形状可以起到配合球鼻艏形状共同减阻的效果。 本文基于船舶CFD提出的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化法，具有快速、精确的预报特点，所建立的数值水池模型及球鼻艏参数化模型具有现实应用的价值，可作为同类型研究借鉴的参数模型。渔船球鼻艏减阻优化的方法为船舶设计人员提供科学的完整的预设方案，对新型渔船的设计和开发具有重要意义。 |
| 作者： | 董震鹏 |
| 专业： | 捕捞学 |
| 导师： | 张维英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海洋大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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