本文關(guān)鍵詞：圓弧型風(fēng)帆的氣動優(yōu)化及雙帆干擾研究

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)帆助航 圓弧型風(fēng)帆 CFD 氣動優(yōu)化 雙帆干擾

【摘要】：隨著全球能源危機(jī)和空氣污染的日益嚴(yán)重,利用風(fēng)帆輔助船舶航行的方法,以其可持續(xù)發(fā)展,綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)獲得了航運(yùn)界和船舶工業(yè)的廣泛關(guān)注。優(yōu)化風(fēng)帆的空氣動力學(xué)特性,進(jìn)一步提高風(fēng)帆利用風(fēng)能的效益是風(fēng)帆研究的重點(diǎn)之一本文對普通圓弧型風(fēng)帆進(jìn)行了結(jié)構(gòu)調(diào)整,使之成為雙圓弧型風(fēng)帆,通過計算流體力學(xué)(CFD),采用控制變量法,分析了影響其空氣動力學(xué)性能的相關(guān)參數(shù),依據(jù)最大推力系數(shù)原則得到了優(yōu)化的最終模型,并對該模型進(jìn)行了雙帆干擾研究。首先,通過查閱風(fēng)帆應(yīng)用的相關(guān)資料,分析了不同種類風(fēng)帆的優(yōu)缺點(diǎn),最終選用傳統(tǒng)單圓弧型風(fēng)帆作為優(yōu)化對象,改變其結(jié)構(gòu)形式,定義其結(jié)構(gòu)參數(shù)；并選用某散貨輪作為目標(biāo)船舶,對優(yōu)化對象進(jìn)行了主尺度的設(shè)計。然后,對數(shù)值建模過程中的湍流模型、壁面處理、邊界條件、離散方式等影響計算結(jié)果的因數(shù)進(jìn)行了比較研究,得到了適合本文模型求解的參數(shù)設(shè)置。在CFD軟件中,采用控制變量法,分別對雙圓弧型風(fēng)帆的外拱和內(nèi)拱的拱度比進(jìn)行了研究,得到了它們對雙圓弧型風(fēng)帆氣動特性的影響規(guī)律�；谧畲笸屏ο禂�(shù)原則,選擇最終的優(yōu)化模型為雙圓弧型風(fēng)帆0.5-0.35,其較普通單圓弧型風(fēng)帆-0.16的最大升力系數(shù)提高50%左右,最大推力系數(shù)最大提高約67%。對該風(fēng)帆實(shí)際工作中的迎風(fēng)偏差和船舶側(cè)傾造成的推力減額進(jìn)行了定量計算。最后,對優(yōu)化后的模型,進(jìn)行了雙帆干擾研究,主要研究了影響雙帆干擾的來流方向和雙帆帆距的兩個因數(shù)。結(jié)果顯示雙帆的側(cè)向逆風(fēng)性能較好,側(cè)向順風(fēng)性能較差,完全順風(fēng)時性能最差；雙帆的帆距在大于3倍弦長時,其相互干擾較弱,側(cè)向順風(fēng)還可能出現(xiàn)有利干擾；數(shù)值計算得到了帆距為4倍時候的雙帆同步控制特性曲線,并針對其完全順風(fēng)條件下(最不利干擾)的“Z字形航線優(yōu)化”進(jìn)行了定量計算,結(jié)果顯示,小范圍的偏航角可以提高雙帆利用風(fēng)能的效益。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)帆助航 圓弧型風(fēng)帆 CFD 氣動優(yōu)化 雙帆干擾
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661;U664.31
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 論文研究目的及意義20-21
• 1.4 論文主要工作21-23
• 第2章 雙圓弧型帆的總體設(shè)計23-36
• 2.1 船用風(fēng)帆的應(yīng)用要求23
• 2.2 不同類型風(fēng)帆的對比23-26
• 2.2.1 矩型翼帆23-24
• 2.2.2 轉(zhuǎn)筒帆24-25
• 2.2.3 抽氣式渦輪帆25
• 2.2.4 天帆25-26
• 2.3 單圓弧型帆的改進(jìn)及收帆方式設(shè)計26-28
• 2.3.1 單、雙圓弧型帆外型參數(shù)的定義26-27
• 2.3.2 雙圓弧型帆收帆方式的設(shè)計27-28
• 2.4 風(fēng)帆空氣動力學(xué)特性28-31
• 2.4.1 風(fēng)帆空氣動力學(xué)原理28-29
• 2.4.2 風(fēng)帆空氣動力學(xué)參數(shù)定義29-31
• 2.5 主尺度設(shè)計31-35
• 2.5.1 展弦比31-32
• 2.5.2 選取目標(biāo)船32-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 雙圓弧型帆空氣動力學(xué)性能數(shù)值建模36-48
• 3.1 控制方程36-37
• 3.2 湍流模型37-42
• 3.2.1 湍流模型的近壁面處理38-40
• 3.2.2 湍流模型的選擇40-42
• 3.3 邊界條件42-43
• 3.4 數(shù)值離散43-46
• 3.4.1 控制方程的離散化44
• 3.4.2 計算區(qū)域的離散44-46
• 3.5 時間步長46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第4章 雙圓弧型帆的氣動力學(xué)及推力系數(shù)優(yōu)化48-65
• 4.1 雙圓弧型帆氣動力學(xué)優(yōu)化48-53
• 4.1.1 外拱拱度比的影響48-51
• 4.1.2 內(nèi)拱拱度比的影響51-53
• 4.2 推力系數(shù)優(yōu)化53-58
• 4.2.1 外拱拱度比的影響53-56
• 4.2.2 內(nèi)拱拱度比的影響56-58
• 4.3 優(yōu)化參數(shù)的選擇58-59
• 4.4 風(fēng)洞試驗(yàn)59-62
• 4.5 工作中迎風(fēng)偏差及側(cè)傾影響62-63
• 4.5.1 迎風(fēng)偏差對風(fēng)帆的影響62-63
• 4.5.2 側(cè)傾對風(fēng)帆的影響63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 第5章 雙圓弧型帆的雙帆干擾研究65-74
• 5.1 相對風(fēng)向?qū)﹄p帆干擾的影響65-68
• 5.2 帆距對雙帆干擾的影響68-69
• 5.3 確定帆距下的控制特性及航向優(yōu)化69-72
• 5.3.1 帆距L/C為4時的控制特性69-70
• 5.3.2 完全順風(fēng)條件下的航線優(yōu)化70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-77
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文81-82
• 致謝82-83
• 作者簡介83

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 廖銘聲;圓弧型風(fēng)帆設(shè)計的流體動力計算[J];艦船科學(xué)技術(shù);1997年03期

2 程建生;繆國平;王景全;尤云祥;;圓弧型貫底式防波堤防浪效果的解析研究[J];船舶力學(xué);2008年01期

3 廖銘聲;圓弧型風(fēng)帆的阻力研究與計算[J];船舶工程;1997年06期

4 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 林虹兆;圓弧型風(fēng)帆的氣動優(yōu)化及雙帆干擾研究[D];大連海事大學(xué);2016年

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本文編號：868795