發(fā)布時(shí)間：2017-09-09 07:03

  本文關(guān)鍵詞：噴水推進(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)仿真及進(jìn)水管道流場(chǎng)數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 噴水推進(jìn) 船舶運(yùn)動(dòng)模型 運(yùn)動(dòng)仿真 管道流場(chǎng)數(shù)值模擬

【摘要】：噴水推進(jìn)相對(duì)于普通螺旋槳推進(jìn)具有推進(jìn)效率高、操縱性能優(yōu)異、抗空泡能力強(qiáng)、振動(dòng)和噪音低、適合淺水航行等優(yōu)點(diǎn)。噴水推進(jìn)廣泛的應(yīng)用到各型船舶,并帶來了巨大的商業(yè)利益。但是,噴水推進(jìn)技術(shù)中的某些問題仍然沒有得到完美的解決,不論在理論方面還是在設(shè)計(jì)制造方面都存在不足之處。本文的研究目的是為建立高可靠性的船舶運(yùn)動(dòng)模型和設(shè)計(jì)優(yōu)良低空化的進(jìn)水管道提供依據(jù)和建議。本文主要研究了基于螺旋槳推進(jìn)的MMG模型對(duì)噴水推進(jìn)船舶的適應(yīng)性和噴水推進(jìn)器進(jìn)水管道內(nèi)壓力、速度分布情況及其影響因素。建立了噴水推進(jìn)船舶的三自由度運(yùn)動(dòng)模型,分析了慣性力、粘性力在不同工況下對(duì)船體影響的變化規(guī)律。推導(dǎo)了噴口水流速度與軸功率的關(guān)系,以及推力和倒車力的計(jì)算公式。根據(jù)所建立的模型,對(duì)雙噴水推進(jìn)船舶進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真,得到了船舶倒車運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Z型操舵運(yùn)動(dòng)的仿真結(jié)果,并與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明螺旋槳推進(jìn)的分離型MMG船舶運(yùn)動(dòng)模型也適用于噴水推進(jìn)船舶。利用Fluent的K-ε和RNGK-ε模型,通過設(shè)定邊界條件和計(jì)算參數(shù),對(duì)多種工況下噴水管道流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真,得到了流場(chǎng)的壓力和速度的分布圖。仿真結(jié)果表明管道唇部和斜坡區(qū)易發(fā)生空化,進(jìn)水速比是影響管道壓力和速度分布的關(guān)鍵因素。
【關(guān)鍵詞】：噴水推進(jìn) 船舶運(yùn)動(dòng)模型 運(yùn)動(dòng)仿真 管道流場(chǎng)數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.34
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-23
• 1.1 課題的背景和意義8-9
• 1.2 噴水推進(jìn)技術(shù)簡(jiǎn)介9-18
• 1.2.1 噴水推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展歷史9-11
• 1.2.2 噴水推進(jìn)技術(shù)的特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 噴水推進(jìn)裝置主要制造商及其產(chǎn)品12-16
• 1.2.4 噴水推進(jìn)技術(shù)在艦船上的應(yīng)用16-18
• 1.3 課題研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 噴水推進(jìn)船舶操縱控制數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 噴水推進(jìn)進(jìn)水管道研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容22-23
• 2 噴水推進(jìn)技術(shù)基本理論23-33
• 2.1 噴水推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成23-25
• 2.2 噴水推進(jìn)系統(tǒng)的原理25-27
• 2.2.1 噴水推進(jìn)系統(tǒng)的工作原理25-26
• 2.2.2 噴水推進(jìn)系統(tǒng)的方程26-27
• 2.3 噴水推進(jìn)器水動(dòng)力特性27-29
• 2.3.1 噴水推進(jìn)器水動(dòng)力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)27-28
• 2.3.2 噴水推進(jìn)器的水動(dòng)力特性28-29
• 2.4 噴水推進(jìn)器與船舶的匹配特性29-31
• 2.5 進(jìn)水管道的空化現(xiàn)象31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 3 噴水推進(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)模型研究33-51
• 3.1 船舶坐標(biāo)系的建立33-34
• 3.2 船舶三自由度運(yùn)動(dòng)方程34-37
• 3.3 水動(dòng)力及力矩計(jì)算模型37-42
• 3.3.1 慣性類水動(dòng)力計(jì)算模型37
• 3.3.2 粘性類水動(dòng)力和力矩計(jì)算模型37-42
• 3.4 噴水推進(jìn)器推力和倒車力的計(jì)算42-49
• 3.4.1 噴水推進(jìn)器推力影響因素42-46
• 3.4.2 噴口水流速度計(jì)算46-48
• 3.4.3 噴水推進(jìn)器推力的計(jì)算48
• 3.4.4 噴水推進(jìn)器倒車力的計(jì)算48-49
• 3.5 風(fēng)及浪的干擾力計(jì)算模型49-50
• 3.5.1 風(fēng)的干擾力計(jì)算模型49-50
• 3.5.2 浪干擾力的計(jì)算模型50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 4 噴水推進(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)仿真51-59
• 4.1 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型方程的解法51-53
• 4.2 制動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真53-54
• 4.3 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仿真54-57
• 4.4 Z型運(yùn)動(dòng)仿真57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 5 噴水推進(jìn)進(jìn)水管道流場(chǎng)數(shù)值模擬59-84
• 5.1 湍流理論59-64
• 5.1.1 湍流簡(jiǎn)介59-60
• 5.1.2 湍流的控制方程60-61
• 5.1.3 湍流計(jì)算模型61-64
• 5.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)64-69
• 5.2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介64-65
• 5.2.2 控制方程的離散化方法65-66
• 5.2.3 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法66-67
• 5.2.4 Gambit和Fluent簡(jiǎn)介67-69
• 5.3 噴水推進(jìn)器進(jìn)水管道流場(chǎng)數(shù)值模擬69-72
• 5.3.1 進(jìn)水管道結(jié)構(gòu)69-70
• 5.3.2 計(jì)算模型的選取70
• 5.3.3 流場(chǎng)計(jì)算域的選取70-71
• 5.3.4 網(wǎng)格劃分71
• 5.3.5 邊界條件71-72
• 5.3.6 數(shù)值計(jì)算方法72
• 5.4 進(jìn)水管道數(shù)值模擬結(jié)果分析72-83
• 5.4.1 不同進(jìn)水速比IVR下速度矢量分布圖72-74
• 5.4.2 進(jìn)水速比IVR對(duì)唇緣和斜坡處?kù)o壓力的影響74-77
• 5.4.3 流體分離現(xiàn)象77-79
• 5.4.4 同一IVR不同航速下管道流場(chǎng)變化情況79-80
• 5.4.5 彎管處截面和葉輪前截面速度分布等值線圖80-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論和展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 致謝89-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文90-91

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳梵,陳昕;噴水推進(jìn)裝置及其在艦艇上的應(yīng)用[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2003年06期

2 孔慶福,吳家明,賈野,陳國(guó)鈞;艦船噴水推進(jìn)技術(shù)研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2004年03期

3 劉柱,孟凡立;船舶噴水推進(jìn)技術(shù)發(fā)展[J];航海技術(shù);2004年04期

4 敖晨陽,潘正,陳華清,劉強(qiáng);基于MATLAB/SIMULINK的船舶噴水推進(jìn)仿真研究[J];船舶工程;2004年06期

5 劉柱 ,孟凡立;船舶噴水推進(jìn)技術(shù)發(fā)展[J];水路運(yùn)輸文摘;2004年11期

6 孔慶福;吳家明;曾凡明;;船舶噴水推進(jìn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模及仿真研究[J];船舶工程;2006年02期

7 劉承江;王永生;丁江明;;噴水推進(jìn)研究綜述[J];船舶工程;2006年04期

8 劉承江;王永生;丁江明;孫存樓;;現(xiàn)代噴水推進(jìn)裝置的演變[J];艦船科學(xué)技術(shù);2006年04期

9 孔慶福;吳家明;余光富;曾凡明;;噴水推進(jìn)型艦船回轉(zhuǎn)工況動(dòng)態(tài)仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2006年08期

10 丁江明;王永生;劉承江;孫存樓;;噴水推進(jìn)在現(xiàn)代艦艇的應(yīng)用分析[J];艦船科學(xué)技術(shù);2006年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王長(zhǎng)濤;王延房;;噴水推進(jìn)推力產(chǎn)生機(jī)理分析及仿真研究[A];創(chuàng)新沈陽文集（A）[C];2009年

2 丁江明;;船舶噴水推進(jìn)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[A];2013年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

3 吳恭興;鄒勁;萬磊;孫寒冰;;噴水推進(jìn)無人艇的基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(英文)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第八分冊(cè)）[控制理論與應(yīng)用（專刊）][C];2009年

4 何杰;王永生;;噴水推進(jìn)泵空化預(yù)測(cè)原理和方法的研究[A];中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)修船技術(shù)學(xué)術(shù)委員會(huì)船舶維修理論與應(yīng)用論文集第八集（2005—2006年度）[C];2006年

5 蔡進(jìn)發(fā);;二相噴水推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)性能之研究(英文)[A];第二十一屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第八屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨兩岸船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2008年

6 高紅;葉方明;林萬來;;噴水推進(jìn)泵的CFD研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

7 由丹丹;廖煜雷;董早鵬;;噴水推進(jìn)無人艇航向的魯棒S面控制方法[A];2013年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第四分冊(cè)）[C];2013年

8 吳恭興;鄒勁;萬磊;;基于仿大腦模型的無人艇自主駕控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第二分冊(cè)）[C];2009年

9 周偉新;;第25屆ITTC推進(jìn)委員會(huì)工作概要[A];2008年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)船舶學(xué)術(shù)界進(jìn)入ITTC30周年紀(jì)念會(huì)論文集[C];2008年

10 程光明;李欣欣;曾平;方科;楊志剛;;壓電噴流泵初步研究[A];第二屆全國(guó)壓電和聲波理論及器件技術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 張銀炎 通訊員 周丙輝;七○八所實(shí)現(xiàn)噴水推進(jìn)裝置產(chǎn)業(yè)化[N];中國(guó)船舶報(bào);2007年

2 記者 趙慧;打造國(guó)產(chǎn)噴水推進(jìn)裝置自主品牌[N];中國(guó)船舶報(bào);2005年

3 柳鶯;羅·羅接獲噴水推進(jìn)系統(tǒng)訂單[N];中國(guó)船舶報(bào);2008年

4 記者 張銀炎 通訊員 韓龍;七○八所噴水推進(jìn)系統(tǒng)挺進(jìn)海工領(lǐng)域[N];中國(guó)船舶報(bào);2010年

5 ;印噴水推進(jìn)攻擊艇達(dá)世界水平[N];世界報(bào);2009年

6 兆一;英國(guó)研發(fā)高效混合型噴水推進(jìn)系統(tǒng)[N];中國(guó)船舶報(bào);2004年

7 記者 張銀炎 特約記者 周丙輝;七○八所:積極推進(jìn)噴推系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化[N];中國(guó)船舶報(bào);2009年

8 趙東　張偉祥;海裝上海局某部新型高速艦載艇研制成功[N];解放軍報(bào);2009年

9 記者 張銀炎 特約記者 周丙輝;國(guó)產(chǎn)噴水推進(jìn)控制系統(tǒng)將首次裝船[N];中國(guó)船舶報(bào);2010年

10 通訊員 韓龍;七○八所民品經(jīng)營(yíng)獲新突破[N];中國(guó)船舶報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 曾薄文;噴水推進(jìn)水面無人艇的非線性控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 湯方平;噴水推進(jìn)軸流泵設(shè)計(jì)及紊流數(shù)值分析[D];上海交通大學(xué);2007年

3 高雙;噴水推進(jìn)船舶的航向/航速控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

4 陳瑤;小型球形潛水器噴水推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)值分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鈕會(huì)武;噴水推進(jìn)裝置及其控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 李坤;噴水推進(jìn)系統(tǒng)主機(jī)加速性能仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 李臣;噴水推進(jìn)軸流泵水力設(shè)計(jì)及性能仿真[D];大連海事大學(xué);2015年

4 陳運(yùn)騰;可全向回轉(zhuǎn)軸流噴水推進(jìn)泵關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 吳玉瑋;某游艇噴水推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能分析[D];江蘇科技大學(xué);2015年

6 胡海鵬;微型噴水推進(jìn)泵水力特性的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

7 金夢(mèng)顯;噴水推進(jìn)三體船阻力性能及流道優(yōu)化研究[D];大連海事大學(xué);2016年

8 岳晉;噴水推進(jìn)無人艇六自由度運(yùn)動(dòng)建模與仿真研究[D];大連海事大學(xué);2016年

9 陳德龍;噴水推進(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)仿真及進(jìn)水管道流場(chǎng)數(shù)值模擬[D];青島科技大學(xué);2015年

10 姜華;某船噴水推進(jìn)裝置配置及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：818982