本文關(guān)鍵詞：前置預(yù)旋導(dǎo)輪綜合性能分析技術(shù)研究

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【摘要】：新的船舶能效準則的提出使得正在運營的船舶面臨著很大節(jié)能的壓力,船舶節(jié)能技術(shù)得到了越來越廣泛的關(guān)注。前置預(yù)旋導(dǎo)輪作為一種安置于螺旋槳之前的節(jié)能裝置,合理的型線設(shè)計以及安裝位置可以起到改善螺旋槳上半平面入流的均勻性、提高螺旋槳效率的作用,無論是對于運營還是新建船舶都可以很方便的安裝,其應(yīng)用范圍不斷擴大。前置預(yù)旋導(dǎo)輪工作在螺旋槳之前,受到靜水壓力和由水流以及螺旋槳誘導(dǎo)的脈動壓力的作用。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以避免導(dǎo)輪因靜載荷或者循環(huán)載荷而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。隨著計算機硬件的不斷更新?lián)Q代以及數(shù)值模擬算法的改進,可以越來越方便的用數(shù)值模擬的方法來進行導(dǎo)輪性能分析,這樣可以基于數(shù)值模擬的結(jié)果對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化,極大的節(jié)省了設(shè)計成本。本文利用FLUENT以及ANSYS等商業(yè)軟件,對流體作用下的某前置預(yù)旋導(dǎo)輪的強度和振動性能進行了研究。導(dǎo)輪的水動力性能數(shù)值計算和分析結(jié)果表明,本文所使用的方法能夠較為精確的得到導(dǎo)輪附近的流場分布情況。將壓力載荷轉(zhuǎn)換至實際導(dǎo)輪,計算結(jié)果表明導(dǎo)輪的強度滿足設(shè)計規(guī)范的要求。通過計算考慮附加水質(zhì)量的導(dǎo)輪固有頻率以及振型可以發(fā)現(xiàn),加裝中部支撐構(gòu)件可以極大的提高導(dǎo)輪的固有頻率,而支撐構(gòu)件的強度以及導(dǎo)輪在水下的吃水深度則對固有頻率影響不大。本文所用到的思路與方法可以為前置預(yù)旋導(dǎo)輪型線以及結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供參考和依據(jù),有助于導(dǎo)輪在滿足其性能要求的前提下發(fā)揮其最佳性能。
【關(guān)鍵詞】：前置預(yù)旋導(dǎo)輪 計算流體力學(xué) 強度 流固耦合振動
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 論文研究背景及意義9-10
• 1.2 船舶節(jié)能技術(shù)概述10
• 1.3 船舶附加水動力組合節(jié)能技術(shù)研究進展10-11
• 1.4 本文主要工作11-13
• 2 粘性流場數(shù)值模擬基本原理13-22
• 2.1 流體運動控制方程13
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程13
• 2.1.2 動量守恒方程13
• 2.2 三維湍流數(shù)值模擬方法13-14
• 2.3 雷諾平均法簡介14-15
• 2.4 湍流模型介紹15-20
• 2.4.1 零方程模型16
• 2.4.2 一方程模型16
• 2.4.3 兩方程模型16-20
• 2.5 自由液面模擬20
• 2.6 數(shù)值方法20-21
• 2.6.1 離散方法20-21
• 2.6.2 FVM的求解方法21
• 2.7 本章總結(jié)21-22
• 3 船體以及螺旋槳流場數(shù)值模擬驗證22-46
• 3.1 實船船型與船模主尺度及有關(guān)參數(shù)22-24
• 3.2 幾何模型24-25
• 3.3 創(chuàng)建流域25-26
• 3.4 網(wǎng)格生成26-28
• 3.5 求解器設(shè)置28-30
• 3.6 結(jié)果分析30-38
• 3.6.1 阻力計算結(jié)果分析30-33
• 3.6.2 自由液面以及船體表面壓力結(jié)果分析33-38
• 3.6.3 結(jié)論38
• 3.7 DTMB5415船模CFD驗證38-41
• 3.8 螺旋槳敞水性能數(shù)值模擬驗證41-43
• 3.9 CFD計算結(jié)果影響因素討論43-44
• 3.10 本章總結(jié)44-46
• 4 前置預(yù)旋導(dǎo)輪水動力性能計算以及強度校核46-60
• 4.1 基本信息46-47
• 4.1.1 船體46
• 4.1.2 前置預(yù)旋導(dǎo)輪46-47
• 4.1.3 螺旋槳47
• 4.2 影響導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)計算精度因素分析47-48
• 4.3 水動力載荷計算48-53
• 4.3.1 正車工況下導(dǎo)輪水動力載荷計算48-51
• 4.3.2 倒車工況下導(dǎo)輪水動力載荷計算51-53
• 4.4 前置預(yù)旋導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)計算53-58
• 4.4.1 載荷轉(zhuǎn)換53-55
• 4.4.2 正車工況下導(dǎo)輪響應(yīng)計算55-57
• 4.4.3 倒車工況下導(dǎo)輪響應(yīng)計算57-58
• 4.5 本章總結(jié)58-60
• 5 前置預(yù)旋導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)振動性能分析60-71
• 5.1 流固耦合振動問題的求解方法60-62
• 5.1.1 流固耦合系統(tǒng)的基本方程60-61
• 5.1.2 有限元方法61
• 5.1.3 邊界元方法61-62
• 5.2 NASTRAN虛擬質(zhì)量法簡介62
• 5.3 前置預(yù)旋導(dǎo)輪振動的邊界元方法求解62-66
• 5.3.1 計算模型62-63
• 5.3.2 計算結(jié)果63-66
• 5.4 影響前置預(yù)旋導(dǎo)輪固有頻率因素分析66-70
• 5.4.1 中部支撐構(gòu)件對導(dǎo)輪固有頻率的影響66-69
• 5.4.2 水深對導(dǎo)輪固有頻率的影響69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 主要工作總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77

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本文編號：997012