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原文传递风帆助航船涡激振动研究

论文题名：	风帆助航船涡激振动研究
关键词：	风帆助航船;翼帆;涡激振动;圆柱绕流现象;计算流体动力学
摘要：	在能源问题和环境污染问题受到全球的广泛关注后，船舶设计者们对风能的开发利用的研究也日益深入，风帆助航船舶是船舶风能利用的主要方式。目前人们针对风帆助航的研究主要集中在风帆的空气动力特性预报、风帆影响下的船舶稳性校核、风帆和主机的匹配和风帆及桅杆的强度校核等方面。这些都是风帆助航技术的基础性研究，实际风帆的设计中还有很多可能出现的细节问题需要克服，而本文将针对在VLCC油轮甲板上加装的助航风帆的风致涡激振动现象进行研究。　　本文的研究方法主要采用CFD数值计算，建立典型的翼帆风流场模型并计算，本文采用商业CFD软件进行数值计算。为了验证数值模拟方法的可靠性，本文首先对经典圆柱绕流现象进行数值计算。本文通过对Re=1.95×104时的圆柱绕流进行计算。比较κ-ε湍流模型和SSTκ-ω湍流模型的在涡激振动模拟中适用性，并且验证软件中的计算设置的可行性，证明了数值模拟方法的可行性。　　本文对airfoil型翼帆的1∶25缩尺模型进行CFD计算。本文研究了翼帆攻角、来流速度、梯度风速和对帆干扰等因素对翼帆涡激振动的影响。通过对计算结果的分析可知，翼帆只在一定攻角范围内发生涡激振动现象，并且泄涡频率在起振攻角时最大，随着攻角增大频率逐渐降低。在一定风速范围内，来流风速越大，泄涡频率也大，所以最大风速也是决定泄涡频率范围的关键因素。梯度风速会加剧涡激振动，对帆之间的干扰跟翼帆之间的干扰形式有关，翼帆不偏转时在10°攻角时抑制振动，在15°攻角会增大泄涡频率，而翼帆偏转时会抑制涡振现象使对帆的泄涡频率明显降低。
作者：	谭真
专业：	船舶与海洋工程
导师：	孙雷
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文