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船舶前缘引流减阻流场特性数值模拟
| 论文题名： | 船舶前缘引流减阻流场特性数值模拟 |
| 关键词： | 船舶航行;粘性阻力;引流减阻;流体力学 |
| 摘要： | 船舶航行阻力的一部分为粘性阻力，其中又分为形状阻力和摩擦阻力。减少船舶阻力的方法很多，优缺点各异，船舶减阻问题受到行业内外的工程技术人员和学者的长期关注。本文依托国家自然科学基金项目，针对一条中低速船舶，采用数值计算方法，研究前缘引流开口和出口的位置、形状、几何尺寸等对船舶周围流场以及减阻效果的影响，探索有效减阻的关键参数和减阻机制。 本文针对某双尾带球鼻艏的肥大船型，仅在船舶正浮、无偏航、不计自由面情况下采用数值方法讨论船舶的粘性阻力和流场特性。为方便与实验结果比较以及节省计算机内存，仅对船体中纵剖面一侧采用1∶15.5的缩尺比进行建模，分别对原型船模、底部断阶、艏部引流底部断阶出流以及艏部引流尾部出流，底部无断阶四种情况进行了数值计算。讨论了网格类型、离散格式、湍流模型等因素对数值结果的影响；改变引流几何参数，分析了前缘引流，底部断阶，出流位置及出流截面几何形状等参数对船舶周围流场以及船体壁面上压力分布、局部切应力分布和船舶粘性阻力的影响；获得了有效减阻的前缘引流几何参数和减阻效果。得到以下结论： ①采用SSTk-ω湍流模型计算的结果比较合理。 ②合理选择引流、出流位置和几何参数以及引流通道流线型化，具有明显减阻效果。船艏高压区引流，船底第14站处断阶出流，断阶高度为船舶吃水的0.0375％时，总粘性阻力系数减小2.268％。 ③船底无断阶，船艏高压区引流至船尾出流，合理选择出流位置和出口截面形状，船舶总形状阻力大幅下降。 ④通过改变引流、出流位置、断阶位置以及相应的几何参数，计算结果显示，船艏以及尾部压力系数分布显著改变是其减阻的主要判据。 本文完成的诸多算例所获得的结果仅与原型船模的实验结果进行了比较分析，且算例的前提是在船舶正浮、无偏航，不计自由面影响的简化条件下进行的。考虑引流方案的有关计算结果仍需与模型实验结果进行对比分析，进一步研究以确定有效减阻的关键参数。因计算机条件所限，计算结果的精度有待进一步提高。 |
| 作者： | 魏玮 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 王家楣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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