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带有附体的商船伴流场的数值模拟

作　者: 金星
导　师: 苏玉民
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋工程
关键词: 肥大型船 CFD 伴流场湍流模型节能附体
分类号: U661.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 36次
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内容摘要

肥大型船在当今的商用船型中占有了很大的比例，因此肥大型船的节能问题成为了造船界乃至航运界研究的一个重要课题。安装船舶水动力节能附体是肥大型船实现节能的有效措施之一。本文采用CFD方法，探求了船舶节能装置对船体尾部伴流场的影响与此同时还讨论了肥大型船粘性伴流场的数值模拟方法。首先，论文运用数值模拟方法对肥大型船的伴流场进行了预报，并试图寻求一种适合于肥大型船的数值计算方法。论文对某一17.4万吨油船进行了数值模拟。使用了前处理软件ANSYS ICEM划分网格，详细的讨论了局部加密方式和边界层网格对计算结果的影响，分析了不同湍流模型对预报肥大型船粘性伴流场结果的影响。将数值模拟结果与实验值进行了定量与定性的分析，得到了适合肥大型船粘性伴流场数值预报的网格划分方法和湍流模型。然后，进一步验证了此种网格划分方法和湍流模型在肥大型船数值模拟中的适应性，预报了某一3.5万吨散货船的粘性伴流场。在此之后，在准确预报肥大型船粘性伴流场的基础上，根据船体周围流体的流动特点，分别对前述计算的两艘肥大型船设计了多种桨前节能附体。预报了各种节能附体对船体伴流场的影响，分别讨论了17.4万吨油船安装节能附体的大小及位置对尾流场的影响，以及3.5万吨散货船的节能附体形式对桨盘面处伴流场的影响。运用WOF方法对安装附体后的桨盘面伴流场进行了定量的分析。得出了能够使桨盘面伴流场更加均匀，有利于推进效率提高的节能附体。本文可为肥大型船的粘性伴流场计算和节能附体研究提供一定的参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 概述  9
  1.2 船体尾流场的研究进展  9-10
  1.3 船舶节能附体的发展与现状  10-12
  1.4 商用 CFD 软件的发展与 CFX 介绍  12-14
  1.5 论文主要工作  14-16
第2章数值计算的基本理论与肥大型船尾流特点  16-26
  2.1 粘性流体运动的基本方程  16
  2.2 湍流模型理论  16-21
  2.3 影响数值计算结果的几个因素  21-23
    2.3.1 网格与网格质量  21-22
    2.3.2 近壁处理  22-23
  2.4 肥大型船尾流场特点与船体伴流  23-25
    2.4.1 肥大型船尾流场特点  23-24
    2.4.2 船体伴流与伴流的影响  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章船体伴流场的数值预报  26-50
  3.1 数值模型的建立与网格生成  26-32
    3.1.1 用 CATIA 软件建立三维船模  26-28
    3.1.2 计算域的生成  28-29
    3.1.3 船体表面网格的划分  29-30
    3.1.4 局部加密  30
    3.1.5 边界层的划分  30-32
  3.2 模型的预处理与求解  32-33
    3.2.1 流动区域和特性的选择  32
    3.2.2 边界条件的设置和湍流模型的选择  32-33
    3.2.3 数值求解  33
  3.3 数值计算结果与分析  33-45
    3.3.1 网格形式的比较与应用  33-39
    3.3.2 湍流模型的比较与应用  39-45
  3.4 其他算例  45-48
  3.5 本章小结  48-50
第4章节能附体对尾流场影响的数值分析  50-70
  4.1 节能附体的节能机理  50
  4.2 桨前节能附体的形状与安装位置  50-55
    4.2.1 几种节能附体的几何形状  50-53
    4.2.2 节能附体的安装位置  53-55
  4.3 带有节能附体的伴流场的预报  55-67
    4.3.1 节能附体的网格生成与数值求解  55-56
    4.3.2 附体节能的衡准  56-59
    4.3.3 结果分析  59-67
  4.4 本章小结  67-70
结论  70-73
参考文献  73-78
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  78-79
致谢  79

带有附体的商船伴流场的数值模拟

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