船舶扇形導(dǎo)管的水動力性能數(shù)值預(yù)報分析.pdf

1、推進(jìn)器工作于船尾流場中，受到伴流直接影響，這使得推進(jìn)器的實際效率區(qū)別于敞水工作效率。常規(guī)船型在對應(yīng)螺旋槳盤面圓心附近小半徑區(qū)域及盤面內(nèi)部的上方，存在高伴流區(qū)。高伴流區(qū)的存在直接導(dǎo)致了推進(jìn)效率的下降，空化性能的惡化和激振力水平的提高。因此，在船體和推進(jìn)器之間加裝節(jié)能扇形導(dǎo)管，改善槳前流場十分有意義。
　　本文采用CFD方法，通過對標(biāo)準(zhǔn)船模KCS進(jìn)行了裸船及船槳一體的自航計算，并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了本文計算方法的可行性。并分別從

2、阻力、自由液面、伴流場三個方面進(jìn)行了闡述，為后續(xù)數(shù)值計算工作的展開提供合理的支撐。
　　為了分析扇形導(dǎo)管的節(jié)能效果及節(jié)能原理，首先運用STAR-CCM+計算了不同航速下有無扇形導(dǎo)管的裸船水動力性能，并著重分析有無扇形導(dǎo)管船后流場及槳盤面處伴流，發(fā)現(xiàn)扇形導(dǎo)管外側(cè)導(dǎo)管能收縮高伴流區(qū)增加槳盤面進(jìn)流，并使螺旋槳槳盤面的伴流趨于均勻，內(nèi)側(cè)導(dǎo)葉引導(dǎo)流體流向螺旋槳相反的旋轉(zhuǎn)方向，增加螺旋槳槳葉相對流體的相對旋轉(zhuǎn)速度，起到導(dǎo)流預(yù)旋的作用。然后對有

3、無扇形導(dǎo)管的船-槳-扇形導(dǎo)管一體水動力性能進(jìn)行計算，得到扇形導(dǎo)管在設(shè)計航速下節(jié)能效果為3.69％，并對船后流場、槳盤面軸向速度分布及切向速度分布進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討了扇形導(dǎo)管的節(jié)能原理。最后進(jìn)行了槳前扇形導(dǎo)管變參數(shù)水動力性能的分析，通過改變組合系統(tǒng)單參數(shù)（直徑、與螺旋槳相對位置及內(nèi)部導(dǎo)葉相對船體縱軸線的角度），對比原推進(jìn)系統(tǒng)的水動力性能（船體阻力和螺旋槳推力、轉(zhuǎn)矩），發(fā)現(xiàn)扇形導(dǎo)管離槳0.135D及扇形導(dǎo)管的半徑為0.85R對船后螺旋槳水