船首分水式推进器”,该课题是依托国家自然科学基金项目“船首分水式推进器的研究”而进行的。该装置布置于船体首部,有进水管道和出水管道,通过离心泵提供动力将船体首部的水通过进水口吸入,再从位于船首" />

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船首分水式推进器的水动力性能研究

作　者: 齐向阳
导　师: 常欣
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 船首分水式推进器 VOF 节能推进
分类号: U664.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文所涉及的研究内容是一种新型船舶减阻节能装置“推进器的学位论文">船首分水式推进器”,该课题是依托国家自然科学基金项目“船首分水式推进器的研究”而进行的。该装置布置于船体首部,有进水管道和出水管道,通过离心泵提供动力将船体首部的水通过进水口吸入,再从位于船首两侧的出水管道高速喷出,实现推进减阻节能的效果。本文应用Fluent软件对船首分水式推进器进行数值模拟计算,并对其进行模型试验,验证了数值计算的准确性。主要内容有：第一,采用LES方法对二维翼型进行数值计算,对大涡模拟方法进行数值验证,验证了该湍流模拟方法对水动力性能进行计算的有效性,之后总结现有资料,建立了两种船首分水式推进器的二维数学模型,针对这两种不同的数学模型,进行变参数,变尺度的数值研究。通过分析船体受力与船体周围的流场信息,探讨船首分水式推进器的减阻机理；第二,在二维数值计算的基础上,建立三维数学模型,应用VOF方法对其进行三维数值计算,分析船体受力,船体周围流场信息,以及自由液面的变化,进一步探讨船首分水式推进器的减阻机理,同时,与试验值进行对比,验证三维数值计算的正确性；第三,在数值计算的基础上,进行试验模型的设计与加工,在船模拖曳水池进行模型试验,验证船首分水式推进器的减阻效果。本文通过数值仿真与模型试验相结合的方法,对船首分水式推进器的减阻机理进行了深入研究,结果表明,该装置一定程度上可以起到推进、减阻、节能的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景与目的意义  10
  1.2 研究综述  10-15
    1.2.1 减阻方法概述  10-14
    1.2.2 减阻研究方法  14-15
  1.3 论文主要工作  15
  1.4 论文主要难点  15-16
第2章推进器的学位论文">船首分水式推进器的二维数值模拟  16-43
  2.1 CFD基本理论  16-20
    2.1.1 流体流动的控制方程  16-18
    2.1.2 流体湍流的控制方程  18-20
  2.2 LES方法有效性验证  20-26
    2.2.1 创建计算域  20-21
    2.2.2 计算工况与参数设置  21-22
    2.2.3 计算结果分析  22-26
  2.3 船首分水式推进器数学模型的创建  26-28
  2.4 模型方案一数值计算  28-37
    2.4.1 创建计算域  28-29
    2.4.2 计算工况与参数设置  29
    2.4.3 计算结果受力分析  29-33
    2.4.4 计算结果涡量图分析  33-37
  2.5 模型方案二数值计算  37-41
    2.5.1 创建计算域  37-38
    2.5.2 计算工况与参数设置  38
    2.5.3 计算结果受力分析  38-41
  2.6 本章小结  41-43
第3章船首分水式推进器的三维数值模拟  43-62
  3.1 数值模拟方法  43-46
    3.1.1 控制方程离散  43-44
    3.1.2 PISO算法  44-45
    3.1.3 自由液面的数值模拟  45-46
  3.2 数学模型的建立  46-47
  3.3 创建计算域与网格划分  47-50
  3.4 数值计算条件的设定  50-52
  3.5 计算工况  52
  3.6 计算结果分析  52-60
    3.6.1 船首分水式推进器所产生推力的计算  52-56
    3.6.2 船体受力计算结果  56-57
    3.6.3 对自由液面的数值模拟  57-60
  3.7 本章小结  60-62
第4章船首分水式推进器的试验研究  62-79
  4.1 试验模型设计  62-66
  4.2 试验设备  66-69
  4.3 试验准备工作  69
  4.4 试验工况  69
  4.5 试验过程  69-70
  4.6 试验结果  70-76
    4.6.1 误差分析  70-71
    4.6.2 数据误差处理  71
    4.6.3 试验阻力信息采集  71-73
    4.6.4 试验过程自由液面信息采集  73-76
  4.7 结果分析  76-78
  4.8 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-86
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  86-87
致谢  87

船首分水式推进器的水动力性能研究

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