本文關(guān)鍵詞：四槳兩舵船舶螺旋槳不同工況下水動(dòng)力性能及船體操縱性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 近年來,各國都積極投入對操縱運(yùn)動(dòng)船舶水動(dòng)力性能的研究,目的在于不斷提高船舶操縱性預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)真正意義上的對船舶運(yùn)動(dòng)的仿真模擬。船舶的水動(dòng)力性能研究計(jì)算對準(zhǔn)確預(yù)報(bào)船舶的操縱性能起著至關(guān)重要的作用。 本文運(yùn)用CFD軟件計(jì)算了螺旋槳的敞水性能,得出了不同進(jìn)速系數(shù)下螺旋槳的推力系數(shù)KT,扭矩系數(shù)Ko,并與試驗(yàn)值進(jìn)行對比。結(jié)果表明CFD計(jì)算敞水螺旋槳的水動(dòng)力性能是可行的。 分別利用FLUENT和卡耳瑪科夫兩種計(jì)算方法,計(jì)算了敞水中螺旋槳被鎖定時(shí)的水動(dòng)力性能。得出不同進(jìn)速下螺旋槳鎖定時(shí)的阻力分布以及橫向力分布。運(yùn)用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性的原理,計(jì)算了敞水條件下螺旋槳自由旋轉(zhuǎn)時(shí)的水動(dòng)力性能。給出了不同進(jìn)速下螺旋槳受到的阻力值以及臨界轉(zhuǎn)速。計(jì)算結(jié)果表明隨著進(jìn)速V的增大,自由旋轉(zhuǎn)的螺旋槳達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速N也不斷增加。同時(shí)臨界軸向力逐漸增加并表現(xiàn)為阻力,螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向與正常槳一致。計(jì)算了考慮船尾伴流影響后內(nèi)槳鎖定或外槳鎖定,以及內(nèi)槳自由旋轉(zhuǎn)或外槳自由旋轉(zhuǎn)時(shí)所受到的作用力。比較了FLUENT和卡耳瑪科夫兩種方法的計(jì)算結(jié)果。 本文利用標(biāo)準(zhǔn)K-ε湍流模型計(jì)算了具有自由表面的粘性繞流場。計(jì)算不同航速下的船舶所受的阻力值,并與試驗(yàn)值比較,通過分析發(fā)現(xiàn):在低速時(shí),計(jì)算值比試驗(yàn)值要大,而在高速時(shí)CFD計(jì)算值偏小。但總的來說兩者差別不大。計(jì)算阻力曲線和試驗(yàn)阻力曲線的變化趨勢基本一致,能較好地反映出船體的阻力性能。驗(yàn)證了CFD模擬帶自由液面船體的粘性流場是可行的。 在前一章的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了船體周圍以及螺旋槳內(nèi)槳及外槳盤面處的伴流分布,模擬了船體尾部槳盤面處的伴流場。分別計(jì)算了裸船體和附體船槳盤面處的三向速度比隨角度變化的分布情況;計(jì)算了三向平均速度比沿徑向的分布情況。計(jì)算了平均軸向,切向以及徑向速度比隨Fr數(shù)的變化情況,發(fā)現(xiàn)隨著Fr的增大,船舶內(nèi)外槳盤面處的平均軸向速度比增加。說明航速V的變化對船尾伴流分布是有影響的。 建立了船舶操縱性運(yùn)動(dòng)模型。建模時(shí),分別考慮了作用在船體,槳,舵上的力和力矩以及三者之間的相互干涉。利用前幾章計(jì)算得出的各水動(dòng)力值,代入MMG方程中,并用龍格庫塔法對操縱運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型求解,從而實(shí)現(xiàn)船舶的運(yùn)動(dòng)仿真。 本論文可為進(jìn)一步研究大型船舶快速性以及操縱性能提供一些參考和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：CFD 臨界轉(zhuǎn)速 槳盤面 運(yùn)動(dòng)仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：U664.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 船舶操縱性預(yù)報(bào)研究進(jìn)展及現(xiàn)狀13-14
• 1.3 CFD發(fā)展及在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用14-18
• 1.3.1 計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展14-16
• 1.3.2 CFD在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用16-18
• 1.4 論文的主要工作18-20
• 第2章 基于CFD的敞水螺旋槳水動(dòng)力性能計(jì)算20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 CFD基本理論20-22
• 2.2.1 控制方程20
• 2.2.2 連續(xù)性方程20-21
• 2.2.3 動(dòng)量守恒方程21-22
• 2.3 敞水螺旋槳建模22-25
• 2.3.1 建立幾何模型22-23
• 2.3.2 建立敞水螺旋槳計(jì)算控制域23
• 2.3.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定23-25
• 2.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析25-32
• 2.4.1 敞水螺旋槳壓強(qiáng)，速度，，尾渦分布圖26-31
• 2.4.2 計(jì)算結(jié)果分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 螺旋槳部分工作狀態(tài)下的水動(dòng)力性能計(jì)算34-45
• 3.1 引言34
• 3.2 卡耳瑪柯夫的計(jì)算思想34-36
• 3.3 CFD計(jì)算思想36-37
• 3.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果37-44
• 3.4.1 螺旋槳被鎖定時(shí)的數(shù)值計(jì)算37-39
• 3.4.2 螺旋槳自由旋轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)值計(jì)算39-43
• 3.4.3 考慮伴流影響的螺旋槳數(shù)值計(jì)算43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于CFD船體繞流場的數(shù)值模擬45-55
• 4.1 引言45-46
• 4.2 船體建模46-51
• 4.2.1 建立幾何模型46-47
• 4.2.2 構(gòu)建控制域47-49
• 4.2.3 劃分網(wǎng)格49-50
• 4.2.4 設(shè)置邊界條件50-51
• 4.2.5 設(shè)定求解模型和參數(shù)51
• 4.3 計(jì)算結(jié)果的分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 基于CFD的船體伴流場的數(shù)值模擬55-71
• 5.1 伴流的成因和分類55
• 5.2 船體伴流計(jì)算55-61
• 5.2.1 附體船外槳盤面處伴流分布56-59
• 5.2.2 附體船內(nèi)槳盤面處伴流分布59-61
• 5.3 附體對船體伴流的影響61-69
• 5.3.1 附體對外槳盤面處伴流分布的影響61-64
• 5.3.2 附體對內(nèi)槳盤面處伴流分布的影響64-68
• 5.3.3 不同F(xiàn)r數(shù)下，附體船和裸船體伴流計(jì)算值對比68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第6章 船舶操縱性仿真模擬71-82
• 6.1 船舶運(yùn)動(dòng)模型的建立71-78
• 6.1.1 建模的條件和要求71
• 6.1.2 船舶運(yùn)動(dòng)方程71-72
• 6.1.3 船體上流體動(dòng)力及力矩計(jì)算模型72-75
• 6.1.4 螺旋槳及主機(jī)特性計(jì)算模型75-76
• 6.1.5 舵及舵機(jī)特性計(jì)算模型76-78
• 6.2 船舶操縱性計(jì)算78-80
• 6.2.1 正常工作狀態(tài)下回轉(zhuǎn)性能計(jì)算78
• 6.2.2 自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下船舶回轉(zhuǎn)性能計(jì)算78-80
• 6.3 本章小結(jié)80-82
• 結(jié)論82-85
• 參考文獻(xiàn)85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果87-88
• 致謝88

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