【摘要】：隨著地球上的能源問題越來越突出,節(jié)能減排越來越受到各領(lǐng)域的重視,國際海事組織也正在積極地推動EEDI地實(shí)施。長久以來,在船舶領(lǐng)域關(guān)于減阻節(jié)能的研究主要集中在減少船舶水阻力上,近年來,學(xué)者們開始關(guān)注更多船舶減阻節(jié)能的細(xì)節(jié),船舶風(fēng)載荷越來越受到重視。尤其是對水線以上部分體積較大的船舶來說,減少船舶風(fēng)阻的研究就顯得更加重要。同時(shí),比起風(fēng)洞試驗(yàn),CFD軟件能更清晰的展示流場的情況,便于分析。針對目前船舶減風(fēng)阻的研究主要集中在型線優(yōu)化方面而非附加裝置的情況,本文利用數(shù)值模擬的方法,對船艏附加導(dǎo)流減阻裝置進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化。首先對某3100TEU集裝箱船進(jìn)行了水線以上部分建模,并簡化了對風(fēng)阻影響較小的部分。將模型導(dǎo)入STAR-CCM+中進(jìn)行確定計(jì)算域、劃分網(wǎng)格以及確定邊界條件的前處理工作,采用Realizablek-ε湍流模型進(jìn)行風(fēng)阻力數(shù)值計(jì)算并與范·伯利柯姆(Van Berlekom)法進(jìn)行比較,驗(yàn)證了可靠性。然后,設(shè)計(jì)了8種附加在船艏的減阻裝置,用與裸船相同的數(shù)值模擬方法進(jìn)行計(jì)算并對比結(jié)果,確定了初步設(shè)計(jì)方案。接下來,利用控制變量和正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對五個(gè)影響船艏導(dǎo)流減阻裝置減阻效果的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,通過數(shù)值模擬分析,確定了減風(fēng)阻效果高達(dá)32.47%的方案為最優(yōu)減阻方案,并闡述其減阻機(jī)理。研究表明,該裝置減少了船艏迎風(fēng)面壓強(qiáng),同時(shí)顯著消除了氣流回流現(xiàn)象產(chǎn)生的漩渦區(qū),從而使流場內(nèi)氣流的流動更加平穩(wěn)。最后簡單分析了加裝該裝置可能對裸船產(chǎn)生的影響,對比了不同相對風(fēng)速下減阻裝置的減阻效果,在Workbench中對其進(jìn)行了強(qiáng)度檢驗(yàn),利用Maxsurf計(jì)算了在船艏加裝導(dǎo)流減阻裝置后的船舶穩(wěn)性,從而驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)裝置的可行性和可靠性,為今后船舶附加裝置減風(fēng)阻的相關(guān)研究提供參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664

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