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四桨推进大型船舶的船机桨匹配研究

作　者: 丁小强
导　师: 黄胜
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: 大型船舶推进系统工况匹配耗油率续航力
分类号: U664.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 179次
引　用: 3次
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内容摘要

随着海洋运输船舶的吨位和功率不断增长,船舶推进系统中船机桨配合研究越来越受到世界造船业和航运业的重视,成为船舶科技领域的重要课题之一。随着国际油价的上涨,船舶航运经济性和续航力问题越来越受到关注。作为舰船的核心动力,续航力的提高能够使舰船有更远的作战距离,本文是根据某几个研究所提出的某四桨推进大型船舶在巡航状态下不同的工作状况所导致的不同油耗的问题展开研究的。本文分析了船舶能量平衡,建立螺旋桨与船舶主机之间能量传递关系,介绍船舶航行中的阻力特性及螺旋桨的推进特性,分析螺旋桨与船舶主机的匹配设计。进行匹配设计后船舶航行特性分析及主机性能分析。分别利用FLUENT和卡耳玛科夫两种计算方法,计算了敞水中螺旋桨自由旋转和被锁定时的水动力性能,得出不同进速下螺旋桨锁定时的阻力分布以及横向力分布。运用刚体转动稳定性的原理,计算了敞水条件下螺旋桨自由旋转时的水动力性能。给出了不同进速下螺旋桨受到的阻力值以及临界转速。计算结果表明随着进速V的增大,自由旋转的螺旋桨达到临界状态时的转速N也不断增加。同时临界轴向力逐渐增加并表现为阻力,螺旋桨旋转方向与正常桨一致。计算了考虑船尾伴流影响后内桨锁定或外桨锁定,以及内桨自由旋转或外桨自由旋转时所受到的作用力。比较了FLUENT和卡耳玛科夫两种方法的计算结果。本论文可为进一步研究大型船舶的油耗率以及续航力问题提供一些参考和依据。本文在分析了蒸汽轮机特性的基础上,根据前面计算所得的结果,用理论方法计算得到某四桨推进大型船舶在不同工况下的耗油率。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 选题背景及其意义  10-11
  1.2 船机桨工况配合  11-12
  1.3 课题研究的国内外现状  12-14
  1.4 本文的主要工作  14-16
第2章船舶推进系统概述  16-47
  2.1 船机桨的工作特性分析  16-45
    2.1.1 船舶航行中的阻力特性  16-23
    2.1.2 船舶螺旋桨的推进特性  23-45
  2.2 蒸汽轮机推进特性  45-46
  2.3 本章小结  46-47
第3章四桨推进大型船舶推进系统的船机桨配合特性分析  47-77
  3.1 船机桨工况的定义  47-51
  3.2 单机单桨推进装置工况与配合特性  51-58
  3.3 多桨推进装置工况配合特性  58-67
    3.3.1 多桨同时工作时的机桨配合特性  58-63
    3.3.2 部分螺旋桨工作时的航行性能及计算  63-67
  3.4 四桨推进大型船舶船体建模  67-73
    3.4.1 建立几何模型  67-69
    3.4.2 构建控制域  69-70
    3.4.3 划分网格  70-72
    3.4.4 设置边界条件  72
    3.4.5 设定求解模型和参数  72-73
  3.5 实船阻力、推力及伴流分布  73-76
  3.6 本章小结  76-77
第4章蒸汽轮机性能分析  77-108
  4.1 船舶汽轮机  77-93
    4.1.1 机组的总体结构和布置  77-80
    4.1.2 经济性、热系统  80-83
    4.1.3 透平结构及设计特点  83-86
    4.1.4 变工况及汽缸功率分配  86-90
    4.1.5 倒航透平  90-93
  4.2 舰用汽轮机装置  93-100
    4.2.1 装置  93-96
    4.2.2 巡航级组、旁通配汽  96-100
  4.3 船用增压锅炉的增压机组和热平衡计算  100-105
    4.3.1 涡轮机功率和压气机功率的确定  100-101
    4.3.2 不同负荷下增压锅炉各种热损失的确定  101-102
    4.3.3 涡轮机功率和压气机功率平衡情况  102
    4.3.4 涡轮机功率有剩余情况  102-103
    4.3.5 涡轮机功率不足情况  103-105
  4.4 实例计算  105-106
  4.5 本章小结  106-108
结论  108-110
参考文献  110-112
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  112-113
致谢  113

四桨推进大型船舶的船机桨匹配研究

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