本文關鍵詞：氣泡船三維粘性繞流的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 國家經(jīng)濟的發(fā)展給交通運輸業(yè)帶來了巨大的發(fā)展空間,航空運輸?shù)拇罅客度�、鐵路運輸?shù)亩啻翁崴俸凸愤\輸網(wǎng)的不斷擴大都給船舶運輸業(yè)帶來了前所未有的挑戰(zhàn),高速船的研究成為水運業(yè)發(fā)展關注的焦點。而船舶速度的提高更是重要,已經(jīng)發(fā)展成為一個綜合性課題,其中對如何降低船舶航行阻力的研究將具有關鍵性的意義。 氣泡船是阻力性能優(yōu)良船型之一,其工作原理是把空氣(或廢氣)引入船底,在船底表面形成氣水混合兩相流,可降低船底表面附近流體密度,改變邊界層內(nèi)流動結(jié)構(gòu),從而降低船底表面摩擦阻力,達到節(jié)能目的。 本文選取了近似船體的二維及三維模型進行了數(shù)值模擬計算。本文選取的近似船體二維模型是一個5m長的平底船身,首部是一個橢圓的四分之一圓弧(橢圓長半軸半徑0.5m,短半軸半徑0.25m,圓弧與平底船身的連接處即是一個0.1m長的噴氣口。本文選取的近似船體三維模型是在二維模型的橫向上加了1m長的寬度,并且在模型兩側(cè)加了擋板,船體尾部加了封板。 本文采用gambit軟件建模,運用商業(yè)軟件FLUENT對近似船體進行數(shù)值模擬,數(shù)值方法是采用有限體積法離散方程,計算模型采用Mixture混合相模型,湍流模型采用標準的κ-ε二方程模型,速度和壓力耦合采用Simplec方法,壓力離散采用Body Force Weigated格式。 本文通過數(shù)值模擬得到了如下結(jié)論: 二維模型:氣泡濃度和噴氣速度的變化對氣泡減阻的影響較大,氣泡直徑(10um～100um)和噴氣角度的變化對氣泡減阻的影響較小;氣泡直徑的變化對氣泡減阻的影響不是非常的明顯。氣泡濃度在10%～30%的濃度范圍內(nèi),減阻效果是隨氣泡濃度的增大而減小。氣泡的減阻效果和噴氣角度之間沒有遞增遞減的關系,減阻的效果也并非偏移的角度越大就效果越好。 三維模型:在正浮狀態(tài)下,氣泡主要是從船尾逃逸掉,并且尾部逃逸的氣泡尾跡相當長,在軍事上可以采取相應措施對尾跡進行消除;氣泡在船體底部有向兩側(cè)逃逸的趨勢,但氣泡沒有從兩側(cè)逃逸到水表面。在橫傾狀態(tài)下,氣泡既從船尾逃逸,又從船體側(cè)面逃逸;從船尾逃逸的氣泡尾跡遠沒有正浮狀態(tài)的長;氣泡在船體底部的后方有一個明顯與船底分離,即氣泡不再如正浮狀態(tài)下貼住船底。在縱傾狀態(tài)下,由于尾部壓力大,氣泡基本從側(cè)面逃逸,減阻效果明顯降低。在橫傾狀態(tài)下,可以在船體側(cè)面增加防逸條,減少氣泡側(cè)面逃逸,以達到更好的減阻效果;針對橫傾狀態(tài)下出現(xiàn)的分離現(xiàn)象,可以考慮改進尾部船型,以達到更好的減阻效果。
【關鍵詞】：氣泡船 氣泡減阻 兩相流 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 立題依據(jù)及背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外微氣泡減阻研究現(xiàn)狀11-18
• 1.3 本文工作18-23
• 1.3.1 模型介紹18-19
• 1.3.2 微氣泡理論分析19-20
• 1.3.3 研究思路20-21
• 1.3.4 研究方法21
• 1.3.5 本文的主要內(nèi)容21-23
• 第2章 兩相流粘性數(shù)值方法23-28
• 2.1 FLUENT軟件中多相流數(shù)值方法23-25
• 2.1.1 歐拉—拉格朗日方法24
• 2.1.2 歐拉—歐拉方法24-25
• 2.2 混合物模型25-28
• 2.2.1 混合模型的連續(xù)方程25-26
• 2.2.2 混合模型的動量方程26
• 2.2.3 相對(滑流)速度和漂移速度26-27
• 2.2.4 第二相的體積分數(shù)方程27-28
• 第3章 無氣泡二維近似船體模型粘性數(shù)值模擬28-40
• 3.1 物理模型28-30
• 3.1.1 二維近似船體模型及計算域28-29
• 3.1.2 對模型進行簡化處理29
• 3.1.3 控制方程29
• 3.1.4 邊界條件29-30
• 3.1.5 數(shù)值計算方法30
• 3.2 數(shù)值計算結(jié)果30-38
• 3.2.1 L=1m，H=1m改變底部邊界條件得到的速度云圖30-33
• 3.2.2 L=1m，改變H33-35
• 3.2.3 H=11.2m，改變L35-36
• 3.2.4 L=5.6m，H=5.6m36-37
• 3.2.5 L=5.6m，H=11.2m改變底部邊界條件得到的速度云圖37-38
• 3.3 小結(jié)38-40
• 第4章 氣泡減阻二維近似船體數(shù)值模擬40-50
• 4.1 物理模型及計算域40
• 4.2 控制方程40-41
• 4.3 邊界條件41
• 4.4 數(shù)值方法41-42
• 4.5 數(shù)值模擬結(jié)果42-49
• 4.5.1 氣泡體積濃度、速度分布42-43
• 4.5.2 氣泡體積分數(shù)與縱坐標的散點圖43-45
• 4.5.3 減阻效果分析45-49
• 4.6 結(jié)論49-50
• 第5章 氣泡減阻三維近似船體數(shù)值模擬50-69
• 5.1 物理模型及網(wǎng)格劃分50-52
• 5.1.1 三維近似船體的模型50-51
• 5.1.2 計算域51-52
• 5.1.3 網(wǎng)格劃分52
• 5.2 控制方程52-53
• 5.3 邊界條件53
• 5.4 數(shù)值計算方法53-54
• 5.5 數(shù)值模擬計算結(jié)果54-63
• 5.5.1 氣泡的逃逸情況54-59
• 5.5.2 氣泡的橫向速度分布情況59-61
• 5.5.3 其它的一些數(shù)值模擬結(jié)果圖61-63
• 5.6 結(jié)論63-64
• 5.7 船舶橫傾的數(shù)值模擬結(jié)果圖(橫傾角5°)64-67
• 5.8 船舶縱傾的數(shù)值模擬結(jié)果圖67-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-77
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.1.1 參數(shù)變化對減阻的影響69
• 6.1.2 三維模型數(shù)值模擬的結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-77
• 致謝77-78
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文和參加科研情況78

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 邱云明;;操縱運動船艇水動力計算方法研究[J];艦船科學技術;2009年04期

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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  本文關鍵詞：氣泡船三維粘性繞流的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：356331