【摘要】：隨著將西江水系打造成為億噸級(jí)黃金水道上升為國(guó)家戰(zhàn)略以來(lái),整條航線(xiàn)上無(wú)論船舶數(shù)量還是船舶噸位都迅速增長(zhǎng),而螺旋槳作為推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備,承擔(dān)著將柴油機(jī)產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)化成能夠控制船舶運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)力的角色,所以螺旋槳推進(jìn)性能的優(yōu)劣將會(huì)在很大程度上影響船舶的航行速度與經(jīng)營(yíng)成本,因此在建設(shè)黃金水道的背景下開(kāi)展西江航線(xiàn)主流船型螺旋槳的推進(jìn)性能分析就有較高的工程現(xiàn)實(shí)意義,論文的主要研究工作與成果如下:(1)建立了船體和螺旋槳實(shí)體模型以及仿真計(jì)算模型。利用西江航線(xiàn)主流船型船體CAD圖紙完成船體的建模工作,計(jì)算船體有效馬力并根據(jù)B型設(shè)計(jì)圖譜經(jīng)初步設(shè)計(jì)與終結(jié)設(shè)計(jì)后得到螺旋槳設(shè)計(jì)參數(shù),完成螺旋槳的實(shí)體模型構(gòu)建,在CFD軟件Fluent前處理中完成仿真模型的建立。(2)對(duì)比分析了在均勻流場(chǎng)與非均勻流場(chǎng)的螺旋槳推進(jìn)性能。在均勻流場(chǎng)中分別計(jì)算三種湍流模型和SM模型的仿真結(jié)果,并與船池試驗(yàn)值對(duì)比,結(jié)果表明采用Reliablek-ε湍流模型和SM模型的精度最高;由非均勻流場(chǎng)中螺旋槳推進(jìn)性能分析可知,非均勻流場(chǎng)會(huì)直接改變螺旋槳盤(pán)面前的來(lái)流速度進(jìn)而影響到螺旋槳盤(pán)面上的壓力分布,導(dǎo)致單槳葉的推力值與轉(zhuǎn)矩值在不同圓周位置時(shí)發(fā)生較大波動(dòng),但對(duì)整體影響不大,可以看出非均勻流場(chǎng)中螺旋槳推力與轉(zhuǎn)矩要高于均勻流場(chǎng)。(3)分析了空化對(duì)螺旋槳推進(jìn)性能的影響。在均勻流場(chǎng)中分別對(duì)不同湍流模型、不同空化模型以及不同空化數(shù)下產(chǎn)生的空化對(duì)螺旋槳推進(jìn)性能的影響進(jìn)行分析,結(jié)果表明,與其它湍流模型相比k-ωSST模型更適于研究空化影響下螺旋槳推進(jìn)性能分析;兩種空化模型在螺旋槳推進(jìn)性能上的影響相差非常小;隨著空化數(shù)σ的降低,空化現(xiàn)象的產(chǎn)生與發(fā)展也更加明顯,在較高進(jìn)速系數(shù)時(shí)就會(huì)發(fā)生空化現(xiàn)象,對(duì)應(yīng)出現(xiàn)推力、轉(zhuǎn)矩急劇減小的進(jìn)速系數(shù)相應(yīng)變大,從而對(duì)推進(jìn)性能的影響也相應(yīng)變大。(4)分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)螺旋槳推進(jìn)性能影響。在一定的范圍內(nèi)分別改變螺旋槳的螺距大小與縱斜角大小,結(jié)果表明,在均勻流場(chǎng)中螺旋槳螺距的改變對(duì)螺旋槳的推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和敞水效率影響較大,在一定范圍內(nèi)隨著螺距的逐漸變大螺旋槳所發(fā)出的推力跟轉(zhuǎn)矩也逐漸變大,適當(dāng)減小螺距,可以提高敞水效率;雖然縱斜角度的改變對(duì)螺旋槳的推力、轉(zhuǎn)矩和敞水效率影響很小,但是適當(dāng)增大縱斜角可以減輕螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的船體誘導(dǎo)振動(dòng)。
【圖文】：

圖 1-1 西江航線(xiàn)主流船型圖 1-2 西江航線(xiàn)船用螺旋槳盡管船舶的數(shù)量和排水量有所增加，但是與長(zhǎng)江航線(xiàn)上的運(yùn)輸船舶相比西航線(xiàn)上的船舶排水量還是較小，與此同時(shí)，西江航線(xiàn)上的船舶以短肥船型為，具有方形系數(shù)大的特點(diǎn)，雖然可以讓船舶的運(yùn)載量變大，但也會(huì)帶來(lái)船舶進(jìn)效率低、航行速度慢的問(wèn)題。西江航線(xiàn)上的船舶受河道走勢(shì)、降雨期上游庫(kù)泄洪以及航線(xiàn)水位的綜合影響，導(dǎo)致船體周?chē)乃魉俣仁遣煌�，因�?

2圖 1-2 西江航線(xiàn)船用螺旋槳盡管船舶的數(shù)量和排水量有所增加，但是與長(zhǎng)江航線(xiàn)上的運(yùn)輸船舶相比西江航線(xiàn)上的船舶排水量還是較小，與此同時(shí)，西江航線(xiàn)上的船舶以短肥船型為主，具有方形系數(shù)大的特點(diǎn)，雖然可以讓船舶的運(yùn)載量變大，，但也會(huì)帶來(lái)船舶推進(jìn)效率低、航行速度慢的問(wèn)題。西江航線(xiàn)上的船舶受河道走勢(shì)、降雨期上游水庫(kù)泄洪以及航線(xiàn)水位的綜合影響，導(dǎo)致船體周?chē)乃魉俣仁遣煌�，因而船舶的推進(jìn)性能會(huì)出現(xiàn)明顯變化，從而降低船舶的航行速度，造成船舶的整體動(dòng)力性能較差，出現(xiàn)船舶油耗較高而效率較低的現(xiàn)象，以 2015 年為例，我國(guó)內(nèi)河船舶每運(yùn)送 1kt·km 貨物的平均油耗為 3.5kg，長(zhǎng)江航線(xiàn) 3.22kg/（kt·km），
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U664.33

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本文編號(hào)：2666915