本文關(guān)鍵詞：基于船—槳—舵全耦合求解的船舶自航性能數(shù)值預(yù)報方法研究

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【摘要】：船舶在水中航行時其性能的優(yōu)劣不僅取決于其自身特點,還與螺旋槳以及槳后舵密切相關(guān)。螺旋槳作為當(dāng)前船舶最主要的推進器為船舶航行提供動力,船槳之間是否匹配對于船舶快速性、經(jīng)濟性有重要影響;槳后舵對于船舶運動穩(wěn)定性以及運動方向調(diào)整有著至關(guān)重要的作用。在研究船舶性能時不能僅將目光聚焦在船舶本身,更應(yīng)考慮船舶、螺旋槳以及舵所構(gòu)成的整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。因此深入開展船槳舵全耦合下的船舶性能研究對于當(dāng)代船舶設(shè)計與優(yōu)化具有重要意義和顯著的工程價值。本文基于計算流體力學(xué)軟件Fine/Marine,以KCS船以及其槳KP505和舵為研究對象,采用實體建模方法,開展了船體阻力計算、螺旋槳敞水性能計算,對船槳耦合下船舶自航運動、船槳舵全耦合下船舶自航運動以及回轉(zhuǎn)運動進行數(shù)值模擬。船舶自航運動數(shù)值模擬的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)船槳舵之間的相互耦合,本文基于FINE/Marine軟件隨體網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術(shù),構(gòu)建了一種新的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法,計算中船舶的運動并非由給定來流等效替代產(chǎn)生而是直接由船后螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力引起,與實際情況相一致。在此基礎(chǔ)上本文針對不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的船舶自航運動進行實時數(shù)值計算,模擬了船舶從啟動到穩(wěn)定自航的整個過程,進而求得相關(guān)試驗航速下的船舶實效自航點。船舶自航點的CFD預(yù)報與相關(guān)試驗結(jié)果比較說明這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法可以較為準確地模擬船舶自航運動。同時根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,分析了船舶自航運動中船-槳之間的相互作用以及船-槳-舵之間的相互作用。船舶回轉(zhuǎn)運動研究同樣是基于這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法,通過改變初始舵角,對船舶轉(zhuǎn)舵后的整個運動過程進行數(shù)值模擬。文中針對兩種舵角δr=20°及35°下的船舶回轉(zhuǎn)運動開展數(shù)值計算,得到了不同舵角下的船舶回轉(zhuǎn)運動特性參數(shù),完成了船舶回轉(zhuǎn)運動軌跡曲線的繪制;通過與嚇夫加特-桑海的經(jīng)驗公式計算結(jié)果相比較具有良好的一致性,驗證了本文所建立的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法在研究船舶回轉(zhuǎn)運動時的可靠性。本文通過開展船舶自航以及回轉(zhuǎn)性能數(shù)值預(yù)報研究,建立了船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法,可用于開展船舶在水中復(fù)雜運動的數(shù)值預(yù)報研究,為船舶優(yōu)化設(shè)計提供可靠的分析方法和研究手段。
【關(guān)鍵詞】：船槳舵全耦合 數(shù)值預(yù)報 船舶自航 船舶回轉(zhuǎn)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 螺旋槳水動力性能15
• 1.2.2 船槳舵干擾問題研究進展15-19
• 1.2.3 船舶自航運動研究進展19-20
• 1.2.4 船舶回轉(zhuǎn)運動研究進展20-21
• 1.3 本文主要內(nèi)容21-24
• 第2章 CFD基本理論與數(shù)值方法24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 計算流體動力學(xué)原理24-25
• 2.3 數(shù)值計算方法25-32
• 2.3.1 基本控制方程25-27
• 2.3.2 湍流模型27-30
• 2.3.3 數(shù)值離散方法30
• 2.3.4 自由液面捕捉法30-32
• 2.4 邊界條件32-33
• 2.4.1 入流邊界條件32
• 2.4.2 出流邊界條件32
• 2.4.3 固體邊界條件32-33
• 2.4.4 自由液面條件33
• 2.4.5 初始條件33
• 2.5 船舶運動方程33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 第3章 船體及螺旋槳水動力性能研究38-54
• 3.1 粘性流場中船體阻力性能研究38-45
• 3.1.1 船體阻力性能38-39
• 3.1.2 計算模型39-40
• 3.1.3 計算域及網(wǎng)格劃分40-42
• 3.1.4 數(shù)值求解和邊界條件42-43
• 3.1.5 計算結(jié)果和分析43-44
• 3.1.6 實船阻力44-45
• 3.2 螺旋槳敞水性能研究45-52
• 3.2.1 螺旋槳敞水性能45-46
• 3.2.2 計算模型46-47
• 3.2.3 計算域及網(wǎng)格劃分47-49
• 3.2.4 計算工況和邊界條件49-50
• 3.2.5 計算結(jié)果和分析50-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第4章 船舶自航性能數(shù)值預(yù)報研究54-90
• 4.1 引言54
• 4.2 計算原理54-58
• 4.2.1 相似定律54-56
• 4.2.2 實船自航點的確定56-57
• 4.2.3 實船推進性能預(yù)報57-58
• 4.3 船槳耦合下船舶自航性能數(shù)值計算58-69
• 4.3.1 計算模型58-59
• 4.3.2 計算域及網(wǎng)格劃分59-61
• 4.3.3 計算工況及邊界條件61-62
• 4.3.4 計算結(jié)果和分析62-68
• 4.3.5 實船功率預(yù)報68-69
• 4.4 船槳舵全耦合下船舶自航性能數(shù)值計算69-82
• 4.4.1 計算模型69-70
• 4.4.2 計算域及網(wǎng)格劃分70-73
• 4.4.3 計算工況及邊界條件73-74
• 4.4.4 計算結(jié)果和分析74-82
• 4.5 考慮升沉和縱搖方向的船槳舵全耦合下船舶自航性能數(shù)值計算82-88
• 4.5.1 相關(guān)問題及解決方法82
• 4.5.2 計算設(shè)定82-83
• 4.5.3 計算結(jié)果和分析83-88
• 4.6 本章小結(jié)88-90
• 第5章 船舶回轉(zhuǎn)性能數(shù)值預(yù)報研究90-110
• 5.1 引言90
• 5.2 船舶回轉(zhuǎn)運動90-94
• 5.2.1 回轉(zhuǎn)運動特性參數(shù)90-91
• 5.2.2 船舶定常回轉(zhuǎn)運動的一般方程91-92
• 5.2.3 船舶定�；剞D(zhuǎn)直徑92-93
• 5.2.4 船舶回轉(zhuǎn)過程降速93-94
• 5.3 船舶回轉(zhuǎn)運動數(shù)值計算94-109
• 5.3.1 研究對象和計算域94-95
• 5.3.2 網(wǎng)格劃分95-96
• 5.3.3 數(shù)值求解和邊界條件96-97
• 5.3.4 計算結(jié)果和分析97-109
• 5.4 本章小結(jié)109-110
• 總結(jié)與展望110-114
• 參考文獻114-120
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文120-122
• 致謝122-123
• 詳細摘要123-128

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1 熊云峰,毛筱菲;基于加權(quán)灰關(guān)聯(lián)模型的船舶性能綜合評價[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2005年04期

2 崔燕;;船舶性能如何評價[J];中國船檢;2011年04期

3 張遠雙;;“船舶性能計算”課程建設(shè)的研究與實踐[J];武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2011年02期

4 熊云峰;陳章蘭;袁紅莉;;基于復(fù)合權(quán)重的船舶性能灰色綜合評價法[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年08期

5 徐定康;船舶回轉(zhuǎn)避讓計算原理[J];上海海運學(xué)院學(xué)報;1980年04期

6 季忠山 ,顧家駿;關(guān)于確定船舶使用年限方法的幾個問題[J];中國航海;1980年01期

7 ;船舶工程[J];水路運輸文摘;2000年09期

8 張火明,楊松林;船舶性能計算可復(fù)用類庫設(shè)計方法研究[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年06期

9 ;船舶工程[J];水路運輸文摘;2002年06期

10 倪少玲,王少新,李鐵驪,王言英,隋秀鳳;船舶性能實驗教學(xué)系統(tǒng)[J];實驗室研究與探索;2004年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 田孟楊;;淺析一艘好的船舶[A];中國航海學(xué)會航標專業(yè)委員會沿海航標學(xué)組2002年航標學(xué)術(shù)研討論文集[C];2002年

2 李寧;;淺談船舶電氣絕緣檢查及缺陷處理[A];第四屆廣東海事高級論壇論文集[C];2012年

3 朱德祥;冷文浩;李百齊;何術(shù)龍;;CAE在船舶性能研究領(lǐng)域的應(yīng)用[A];中國造船工程學(xué)會2007年優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2008年

4 ;前言[A];氣象海洋環(huán)境與船舶航行安全論文集[C];2010年

5 陳昌運;董國祥;陳霞萍;金強;馬向能;;船舶綜合性能預(yù)報系統(tǒng)(SPPS)開發(fā)[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

6 ;波浪中船舶穩(wěn)定性和控制問題和研究[A];2002海洋船舶防臺論文集[C];2002年

7 曹雪雁;明付仁;張阿漫;;船舶破損進水特性的SPH三維模擬研究[A];第十六屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2013年

8 程紅蓉;楊佑宗;蘇甲;王艷霞;趙強;;應(yīng)用CFD計算研究浮心位置變化對船舶性能的影響[A];第十一屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第二十四屆全國水動力學(xué)研討會并周培源誕辰110周年紀念大會文集（下冊）[C];2012年

9 趙樹海;;船舶冬季安全工作特點與對策[A];氣象海洋環(huán)境與船舶航行安全論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 嚴風(fēng)華;一條道走到黑的“快樂苦行僧”[N];中國船舶報;2013年

2 本報記者 葉紅玲;“造船強國”期待自主創(chuàng)新[N];中國水運報;2007年

3 杜蘇 張堅強 丁漢新 朱慶;讓“船”味更濃[N];中國船舶報;2003年

4 劉洋邋通訊員 王琪;浙江造船業(yè)為“綠色”航運溯源[N];中國交通報;2008年

5 記者 冷翠華;“綠的”不一定是“貴的”[N];中國船舶報;2010年

6 記者 王孫;新概念指引新設(shè)計[N];中國船舶報;2014年

7 記者　 孫加寶 歐陽虹 程永華;長江中游船舶下月起“各行其道”[N];中國水運報;2006年

8 記者 王進;全面優(yōu)化船舶性能 打造真正“賣點”[N];中國船舶報;2013年

9 楊光;船隊新了 效率升了[N];中國交通報;2005年

10 記者 桂雪琴;莫讓綠色壁壘擋住發(fā)展之路[N];中國船舶報;2010年

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1 戰(zhàn)翌婷;船舶數(shù)字化設(shè)計軟件平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2008年

2 楊春蕾;船舶性能數(shù)值水池關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2014年

3 朱海榮;船舶與海洋結(jié)構(gòu)物運動的三維時域方法及應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

4 管官;主船體數(shù)字化設(shè)計與分段測量數(shù)據(jù)匹配方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

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1 王文思;不定期船舶航線優(yōu)化問題研究[D];大連海事大學(xué);2015年

2 蘭鵬;大型雙槳雙舵船舶建模和仿真研究[D];大連海事大學(xué);2015年

3 祝啟波;基于船—槳—舵全耦合求解的船舶自航性能數(shù)值預(yù)報方法研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

4 郭海強;船舶性能數(shù)值水池的研究及其若干應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

5 李巖;船舶三維設(shè)計平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2010年

6 伍紹博;船舶在波浪中操縱及其控制系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

7 張星君;基于知識的船舶數(shù)字化結(jié)構(gòu)設(shè)計研究和程序開發(fā)[D];上海交通大學(xué);2010年

8 李成成;船舶在波浪中運動時域數(shù)值模擬研究[D];上海交通大學(xué);2010年

9 郭汝緋;基于VB.NET的船舶性能計算分析軟件開發(fā)[D];武漢理工大學(xué);2008年

10 董振華;船舶維修保養(yǎng)技術(shù)經(jīng)濟性研究[D];大連海事大學(xué);2009年

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本文編號：919424