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微气泡减阻数值模拟及其机理分析
| 论文题名： | 微气泡减阻数值模拟及其机理分析 |
| 关键词： | 欧拉-欧拉多相流模型;气泡减阻;数值模拟;散货船 |
| 摘要： | 众所周知,能源是整个世界发展和经济增长最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础,但是随着社会的发展,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展,因此,节能减排成为人们普遍关注的问题。减少船舶阻力能有效的降低能源的消耗,大量的试验及数值模拟结果发现,向船舶底部表面注入微气泡,改变边界层的流动,能有效的减小船舶的摩擦阻力。特别是对摩擦阻力占船舶总阻力绝大部分的低速船舶而言,因此,认为其具有广阔的发展前景。 研究表明,气泡减阻在某种程度上改变了边界层内湍流动量的交换,进而使得摩擦阻力降低。影响减阻效果的主要因素有航行速度、气泡速度、距离喷气口的距离等。因此,研究气泡减阻的关键在于研究上述影响因素对船体周围边界层内流动的影响。 本文基于欧拉-欧拉多相流模型,探讨了湍流模型、曳力模型的选取。研究了气体喷入速度、喷气方向、不同气体对气泡减阻的影响,探讨了气泡对平板边界层内速度分布的影响及气泡在平板边界层内的分布对减阻效果的影响。以散货船模型为研究对象,分析了气泡喷入速度、船舶吃水对船体周围三维流场内气泡的分布及减阻效果的影响。针对船体边界层的流动特点,讨论了在船体底部沿船长方向增设通气口和沿船宽方向加挡板对气泡减阻的影响。 结果表明,增加喷气速度,平板表面摩擦阻力减阻率增大;针对所比较的工况,垂直平板表面喷气,减阻效果最好;气体类型的变化对减阻几乎没有影响。对具有三维流场特点的散货船模型而言,增加喷气速度,船舶的摩擦阻力减阻率增大;船舶吃水的变化对摩擦阻力减阻率的影响不大。在船体底部沿船体长度方向增设通气口和沿宽度方向加挡板都可提高气泡减阻效果。研究结果对改善和控制船体周围气泡的分布,进而提高船舶减阻效果具有实际意义。 |
| 作者： | 魏艳 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 李云波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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