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大型游艇尾型及尾轴出口形式对其快速性能综合影响研究
| 论文题名： | 大型游艇尾型及尾轴出口形式对其快速性能综合影响研究 |
| 关键词： | 大型游艇;尾型;尾轴出口;粘性阻力;快速性能 |
| 摘要： | 2011年中国游艇经济论坛在海口举行，与会官员、学者和游艇商达成了共识：中国游艇产业市场发展空间巨大。特别是在经济富裕地区，游艇已经成为了人们日常生活中不可或缺的交通、娱乐及旅游工具。人们的需求及游艇的建造技术也促使游艇的尺度逐渐向大型化发展。 游艇在排水型船中属于高速，傅汝德数较高，由于游艇对于其阻力性能要求很高，因此游艇的水动力性能研究便成了游艇研究的重要部分。本文是依托于武汉理工大学高技术船舶科研项目-150英尺以上大型游艇自主研发，针对大型游艇的尾型及尾轴出口形式对游艇的快速性能的综合影响研究。 以往游艇的尾型及尾轴出口形式主要采用轴支架形式，其优化设计主要考虑支架剖面的翼型以及支架的安装角度。一些研究者依据预旋流理论而设计出节能轴支架。其机理是使进入螺旋桨的水流产生与螺旋桨转向相反的旋转运动，减小了螺旋桨周向诱导的能量损失。 本文研究船型是一艘长度为225英尺的高速豪华游艇，双桨，初始附体方案为轴支架形式，依照艇体的基本线型，对其尾型及尾轴出口形式进行改型。主要研究思路是取消轴支架，将常规船尾改为类似双尾的无倾斜角度的双尾鳍及有倾角的双尾鳍形状，在不过多增加阻力的前提下，提高推进效率，从而改善游艇的快速性能。 借助CFD相关软件FLUENT，本文探讨了游艇四种尾型及尾轴出口形式对船体阻力性能的影响研究。首先利用CATIA及GAMBIT，生成船型及计算域的网格，然后给定边界条件，再利用计算流体力学商用软件FLUENT求解器求解RANS方程，通过大量的计算，选取出合适的湍流模型并确定湍流参数，计算不同形式的尾型及尾轴出口形式下船舶粘性紊流流场，得到相应的粘性阻力、伴流分布和艇体流线等流场信息。把粘性阻力进行对比，最后讨论其对游艇粘性流场、阻力及推进的综合影响。 由于尾鳍安装在水线下比较深的位置，而且相对尺寸比较小，因而本论文研究中认为尾鳍阻力主要是粘性阻力。因而在数值计算中，不考虑自由液面的影响。本文的研究表明采用无倾角双尾鳍及有倾角的双尾鳍尾型及尾轴出口形式的改型方案相较于轴支架尾型及尾轴出口形式而言，其艇体的粘性阻力系数降低比较明显；尾轴线有倾角且尾轴出口位置距艇中纵剖面距离约40％半船宽的双尾鳍形式的改型Ⅱ是最适合大型游艇的改型方案。 |
| 作者： | 田甜 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 陈克强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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