風(fēng)帆助航船渦激振動研究

發(fā)布時間：2019-09-25 21:46

【摘要】：在能源問題和環(huán)境污染問題受到全球的廣泛關(guān)注后,船舶設(shè)計者們對風(fēng)能的開發(fā)利用的研究也日益深入,風(fēng)帆助航船舶是船舶風(fēng)能利用的主要方式。目前人們針對風(fēng)帆助航的研究主要集中在風(fēng)帆的空氣動力特性預(yù)報、風(fēng)帆影響下的船舶穩(wěn)性校核、風(fēng)帆和主機的匹配和風(fēng)帆及桅桿的強度校核等方面。這些都是風(fēng)帆助航技術(shù)的基礎(chǔ)性研究,實際風(fēng)帆的設(shè)計中還有很多可能出現(xiàn)的細(xì)節(jié)問題需要克服,而本文將針對在VLCC油輪甲板上加裝的助航風(fēng)帆的風(fēng)致渦激振動現(xiàn)象進(jìn)行研究。本文的研究方法主要采用CFD數(shù)值計算,建立典型的翼帆風(fēng)流場模型并計算,本文采用商業(yè)CFD軟件進(jìn)行數(shù)值計算。為了驗證數(shù)值模擬方法的可靠性,本文首先對經(jīng)典圓柱繞流現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值計算。本文通過對Re=1.95×104時的圓柱繞流進(jìn)行計算。比較κ--ε湍流模型和SSTκ-ω湍流模型的在渦激振動模擬中適用性,并且驗證軟件中的計算設(shè)置的可行性,證明了數(shù)值模擬方法的可行性。本文對airfoil型翼帆的1：25縮尺模型進(jìn)行CFD計算。本文研究了翼帆攻角、來流速度、梯度風(fēng)速和對帆干擾等因素對翼帆渦激振動的影響。通過對計算結(jié)果的分析可知,翼帆只在一定攻角范圍內(nèi)發(fā)生渦激振動現(xiàn)象,并且泄渦頻率在起振攻角時最大,隨著攻角增大頻率逐漸降低。在一定風(fēng)速范圍內(nèi),來流風(fēng)速越大,泄渦頻率也大,所以最大風(fēng)速也是決定泄渦頻率范圍的關(guān)鍵因素。梯度風(fēng)速會加劇渦激振動,對帆之間的干擾跟翼帆之間的干擾形式有關(guān),翼帆不偏轉(zhuǎn)時在10°攻角時抑制振動,在15°攻角會增大泄渦頻率,而翼帆偏轉(zhuǎn)時會抑制渦振現(xiàn)象使對帆的泄渦頻率明顯降低。
【圖文】：

助航,風(fēng)帆,年代,日本

逑ｍｍｍ逡逑圖１．１新愛德丸號逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｈｉｎ邋Ａｉｔｏｋｕ邋Ｍａｒｕ逡逑２）第二階段：２０世紀(jì)８０年代初？８０年代末期逡逑在這一階段風(fēng)帆助航技術(shù)有較大的提升，積累了一定經(jīng)驗，風(fēng)帆助航船也更加大型逡逑化了。日本在這段時間借助“新愛德丸”號風(fēng)帆助航船的設(shè)計和建造經(jīng)驗，又建造了“愛逡逑德丸”、“扇蓉丸”、“日產(chǎn)丸”等風(fēng)帆助航船。１９８４年日本繼續(xù)建造了“白件先鋒丸”逡逑號和一艘３１０００ｔ的風(fēng)帆助航散貨船，，。這期間美國繼續(xù)對硬質(zhì)風(fēng)翼、三角軟帆和Ｆｌｅｔｔｎｅｒ逡逑旋筒帆等進(jìn)行了研究。法國某大學(xué)的Ｌ．Ｍａｍｗａｒｄ教授帶領(lǐng)團(tuán)隊在８０年代初發(fā)明了一種逡逑更加高效和可靠的新型的禍輪帆，隨后安裝在“阿爾西納”上進(jìn)行實船實驗，實驗表明逡逑在風(fēng)速１３ｍ／ｓ時可以節(jié)能約５５％？６０％［５］。逡逑＾邐‘邋．】＇■邋ｊＪＳＳ逡逑圖１．２邋“阿爾西納”號逡逑Ｆｉｇ．邋１．

風(fēng)帆助航船渦激振動研究