本文關鍵詞：基于CFD方法的POD吊艙式集裝箱船水動力性能研究

  更多相關文章： 數(shù)值分析 計算流體動力學(CFD) POD吊艙式推進器 船舶水動力

【摘要】：吊艙式推進器(又稱POD推進器)是近年來發(fā)展起來的一種新型的船舶推進裝置,該推進系統(tǒng)可以節(jié)省艙室空間,降低主機的振動,增加推進效率,提高船艦的操縱性能,因此,在商用船舶和軍事艦艇的應用上POD推進器具有極高的價值。本文在此基礎上,以波蘭B573集裝箱船為研究對象,通過改建Pram艉型的船艉,搭載POD推進器,運用計算流體力學(CFD)數(shù)值方法,展開了對船模和POD推進器的定常和非定常水動力性能研究。在對B573集裝箱船一系列研究的基礎上,在三維建模軟件MAYA中使用NURBS曲面建立了載有POD推進器的Pram艉型的新型船模,對集裝箱船伴流場的網(wǎng)格劃分方法進行研究,計算新型船模的隨航速變化下阻力的變化,并對新型船模螺旋槳盤面的尾流場進行分析,將計算結果與試驗結果進行對比,得出新型船模的阻力降低約10%,且螺旋槳盤面的尾流場分布更加均勻,有利于改善螺旋槳的工況。本文采用滑移網(wǎng)格的計算方法,在流體分析軟件CFX中分析了敞水拖式與推式POD推進器的非定常水動力性能,在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),研究舵、吊艙、螺旋槳在X,Y,Z三個坐標方向上的推力和轉(zhuǎn)矩等隨旋轉(zhuǎn)角度而變化的情況。通過分析可以發(fā)現(xiàn)這些變量呈周期性振蕩,且在相同工況下,拖式POD推進器的推力高于推式POD推進器,約為21.1%。將Pram艉型的船體與拖式POD推進器結合,采用SST k-ω湍流模型,當偏轉(zhuǎn)角為0。時,計算船后POD推進器的水動力性能,并與敞水工況下的水動力性能進行對比,發(fā)現(xiàn)POD推進器的推力和轉(zhuǎn)矩提高了9-10%,且推進效率提高1%,這是由于POD推進器受到船體伴流場的影響。此外選取了POD推進器偏轉(zhuǎn)角為5°、10°、15°、20°、25°、30°、45°、90°、135°、180°,研究了偏轉(zhuǎn)角對POD推進器水動力性能的影響,結果表明當偏轉(zhuǎn)角約為11°時,POD推進器在X方向的推力達到最大值,然后隨著偏轉(zhuǎn)角的增大而逐漸減小。
【關鍵詞】：數(shù)值分析 計算流體動力學(CFD) POD吊艙式推進器 船舶水動力
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.1;U674.131
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-14
• 1.2 國內(nèi)外的研究進展與現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 國外的研究進展與現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 國內(nèi)的研究進展與現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究目的和意義19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-23
• 第2章 螺旋槳水動力方程建模23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 CFD基本理論23-25
• 2.2.1 控制方程23-24
• 2.2.2 POD推進器的水動力性能方程24-25
• 2.3 螺旋槳模型的建模方法25-30
• 2.3.1 螺旋槳圖譜設計25-27
• 2.3.2 螺旋槳葉片幾何形狀的數(shù)學表達27-28
• 2.3.3 B4-70螺旋槳幾何模型的建立28-30
• 2.4 小結30-31
• 第3章 艉伴流場定常水動力性能的分析31-45
• 3.1 B573船體及Pram艉型結合的三維模型建立31-34
• 3.1.1 B573船體模型的建立31-32
• 3.1.2 B573集裝箱船與Pram艉型的結合32-33
• 3.1.3 POD推進器在船艉的位置33-34
• 3.2 計算域的生成及網(wǎng)格的劃分34-37
• 3.3 SST k-ω湍流模型的選擇37-38
• 3.4 數(shù)值計算結果與分析38-44
• 3.4.1 邊界條件設定38-39
• 3.4.2 不同航速下的阻力比較39-40
• 3.4.3 螺旋槳盤面尾流場的對比分析40-44
• 3.5 小結44-45
• 第4章 敞水POD推進器的非定常水動力性能分析45-68
• 4.1 POD推進器的幾何模型45-47
• 4.2 計算域的生成及網(wǎng)格的劃分47-50
• 4.2.1 計算域的生成47-48
• 4.2.2 計算域網(wǎng)格劃分及邊界條件設定48-50
• 4.3 數(shù)值計算結果與分析50-67
• 4.3.1 B4-70螺旋槳敞水水動力性能50-53
• 4.3.2 拖式POD推進器無偏轉(zhuǎn)角時的水動力性能53-58
• 4.3.3 推式POD推進器無偏轉(zhuǎn)角時的水動力性能58-64
• 4.3.4 拖式POD推進器與推式POD推進器的性能比較分析64-67
• 4.4 小結67-68
• 第5章 Pram艉伴流場對POD推進器的水動力性能影響68-78
• 5.1 構建計算域及邊界條件的處理68-69
• 5.2 船后POD推進器無偏轉(zhuǎn)角時的水動力性能69-73
• 5.3 偏轉(zhuǎn)角對船后POD推進器水動力性能的影響73-77
• 5.4 小結77-78
• 第6章 總結與展望78-81
• 6.1 總結78-79
• 6.2 展望79-81
• 參考文獻81-87
• 攻讀碩士學位期間主要的研究成果87-88
• 致謝88

【參考文獻】

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本文編號：846020