發(fā)布時(shí)間：2017-07-14 05:22

  本文關(guān)鍵詞：限制水域中船舶側(cè)推器水動(dòng)力數(shù)值計(jì)算研究

  更多相關(guān)文章： 側(cè)推器 水動(dòng)力 CFD 限制水域 船身流場(chǎng)干擾

【摘要】：近幾年,我國(guó)為實(shí)現(xiàn)建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó),開(kāi)發(fā)海洋資源的戰(zhàn)略目標(biāo),不僅加速了海洋工程裝備的開(kāi)發(fā)研究,深海石油勘探開(kāi)采的力度,也興起了南海島礁吹填擴(kuò)建的熱潮。在南海島礁充填建設(shè)中,作為施工建設(shè)的主要力量,眾多動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)先進(jìn)的工程類船舶,均裝備有艏艉側(cè)推器,在瀉湖、礁盤(pán)附近等此類限制水域下較傳統(tǒng)船舶操縱性能相對(duì)優(yōu)異。由于在狹窄的航道、碼頭附近等限制水域的航行會(huì)受到淺水效應(yīng)與岸壁效應(yīng)的作用,船舶受力情況會(huì)產(chǎn)生較大的變化,此時(shí)艏艉側(cè)推器的開(kāi)啟能夠提供比傳統(tǒng)舵設(shè)備更加優(yōu)異的航向調(diào)節(jié)能力,但受到船身伴流、水域條件以及航速的影響,艏艉側(cè)推器射流相比低航速,無(wú)限制水域下有較大變化,側(cè)推器的推力性能與使用說(shuō)明書(shū)中的理想?yún)?shù)也會(huì)有較大出入。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)側(cè)推器性能,限制水域船舶操縱CFD計(jì)算研究進(jìn)展。采用基于粘性流理論的通用軟件平臺(tái),通過(guò)劃分整船結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,利用兩相流模型,計(jì)算54m海洋工程船舶粘性繞流場(chǎng)與阻力;并利用有廣泛可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)的KP505型螺旋槳,進(jìn)行敞水?dāng)?shù)值模擬驗(yàn)證,通過(guò)對(duì)水池試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì),驗(yàn)證網(wǎng)格方法與數(shù)值求解方法的有效性。并進(jìn)一步通過(guò)船體資料圖紙,進(jìn)行全船與艏艉側(cè)推器幾何建模,采用四面體、六面體網(wǎng)格共同構(gòu)成的混合網(wǎng)格形式,構(gòu)建全船包括艏艉側(cè)推器在內(nèi)的整體模型,在無(wú)限制水域下,計(jì)及船身流場(chǎng)干擾,分別模擬艏側(cè)推器、艉側(cè)推器單獨(dú)開(kāi)啟時(shí),研究螺旋槳轉(zhuǎn)速與船舶航速對(duì)其推力性能的影響的變化規(guī)律。最后通過(guò)對(duì)淺水近岸工況的限制水域構(gòu)建,對(duì)船舶在不同航速下近岸航行時(shí)受岸壁效應(yīng)產(chǎn)生的橫向力、回轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行計(jì)算,研究艏艉側(cè)推器開(kāi)啟策略,分析側(cè)推器接近失效的航速范圍。計(jì)算側(cè)推器開(kāi)啟后船舶受力情況,對(duì)比限制水域與無(wú)限制水域中的側(cè)推器的推力性能,為船舶的安全操縱提供有益參考。
【關(guān)鍵詞】：側(cè)推器 水動(dòng)力 CFD 限制水域 船身流場(chǎng)干擾
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.3
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展14-17
• 1.2.1 船舶側(cè)推器研究進(jìn)展14-16
• 1.2.2 限制水域船舶操縱CFD計(jì)算研究進(jìn)展16-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新17-19
• 第二章 數(shù)值模擬理論與數(shù)學(xué)模型19-26
• 2.1 粘性流理論與數(shù)值方法19-23
• 2.1.1 引言19
• 2.1.2 控制方程19-20
• 2.1.3 湍流模型20-22
• 2.1.4 離散方法22-23
• 2.2 區(qū)域運(yùn)動(dòng)模型23-24
• 2.2.1 MRF模型23
• 2.2.2 SMM模型23-24
• 2.3 側(cè)推器與船舶水動(dòng)力特征24-26
• 2.3.1 普通螺旋槳性能24
• 2.3.2 側(cè)推器推進(jìn)效率24-26
• 第三章 船、槳水動(dòng)力性能研究26-46
• 3.1 引言26
• 3.2 海洋工程船阻力性能計(jì)算與預(yù)報(bào)26-34
• 3.2.1 海洋工程船幾何模型26
• 3.2.2 計(jì)算域與網(wǎng)格劃分26-28
• 3.2.3 邊界條件與求解參數(shù)設(shè)置28-29
• 3.2.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析29-34
• 3.3 KP505型槳性能計(jì)算與預(yù)報(bào)34-45
• 3.3.1 KP505槳計(jì)算模型與網(wǎng)格34-37
• 3.3.2 邊界條件及求解參數(shù)設(shè)置37-38
• 3.3.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果38-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 寬闊水域中艏艉側(cè)推器水動(dòng)力性能計(jì)算46-71
• 4.1 引言46
• 4.2 問(wèn)題描述46-49
• 4.2.1 研究對(duì)象46-47
• 4.2.2 工況與計(jì)算域47-49
• 4.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件49-53
• 4.3.1 網(wǎng)格劃分49-52
• 4.3.2 邊界條件與求解參數(shù)設(shè)置52-53
• 4.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果53-69
• 4.4.1 轉(zhuǎn)速對(duì)艏、艉側(cè)推器性能的影響53-63
• 4.4.2 航速對(duì)艏、艉側(cè)推器性能的影響63-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第五章 限制水域中艏艉側(cè)推器水動(dòng)力計(jì)算71-82
• 5.1 引言71
• 5.2 問(wèn)題描述與參數(shù)設(shè)置71-73
• 5.2.1 岸壁工況與網(wǎng)格劃分71-73
• 5.2.2 邊界條件與求解參數(shù)設(shè)置73
• 5.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果73-81
• 5.3.1 側(cè)推器關(guān)閉時(shí)船舶水動(dòng)力計(jì)算73-77
• 5.3.2 側(cè)推器開(kāi)啟后船舶與側(cè)推器水動(dòng)力計(jì)算77-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果88

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本文編號(hào)：539834