江海直達(dá)換代船型快速性能研究.pdf

1、江海直達(dá)方式是長江水路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向，大型化則是近年來運(yùn)輸船舶船型的發(fā)展趨勢，而國家長江航道“十二五”建設(shè)的實(shí)施，將為江海直達(dá)船進(jìn)一步大型化提供航道基礎(chǔ)；同時(shí)中國船級社也適當(dāng)放寬了原有規(guī)范對江海船舶主尺度的限制。在上述江海船營運(yùn)環(huán)境發(fā)生改變的前提下，航運(yùn)企業(yè)為降低營運(yùn)成本、提高市場競爭力，對新一代江海直達(dá)船舶提出了市場需求；同時(shí)“節(jié)能減排”政策也對船舶性能的技術(shù)水平提出了更高要求。在該背景下，工信部高技術(shù)船舶科研專項(xiàng)“江海直達(dá)多用途船換

2、代開發(fā)”項(xiàng)目綜合各學(xué)科的船舶性能，進(jìn)行了江海直達(dá)船換代船型的開發(fā)，本論文為該項(xiàng)目船型快速性能研究的一部分。論文首先通過KCS標(biāo)準(zhǔn)船型的模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所采用的水面船舶快速性預(yù)報(bào)的數(shù)值方法，隨后通過數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)方法相結(jié)合的手段進(jìn)行了江海直達(dá)換代船型的改進(jìn)以及節(jié)能附體開發(fā)研究，并對淺水中與實(shí)尺度江海船流場的數(shù)值模擬進(jìn)行了探討。
　　在船舶快速性數(shù)值預(yù)報(bào)方法的研究中，論文提出了根據(jù)螺旋槳推力與扭矩分布并結(jié)合船后伴流分布特征來構(gòu)建

3、螺旋槳力源模型的方法，以普遍用作進(jìn)行算法驗(yàn)證的KCS船型與KP505螺旋槳為對象進(jìn)行了螺旋槳敞水、船槳流場的數(shù)值模擬并預(yù)報(bào)其快速性能；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對論文中船舶快速性數(shù)值計(jì)算方法的驗(yàn)證表明，該方法在預(yù)報(bào)精度方面滿足工程應(yīng)用的要求；同時(shí)論文方法的計(jì)算周期也較 RANS-BEM力源模型方法有所降低，一定程度上調(diào)和了計(jì)算精度與計(jì)算成本的矛盾。
　　試驗(yàn)方法方面，對江海直達(dá)船（雙尾鰭船型）的快速性預(yù)報(bào)分別進(jìn)行了螺旋槳內(nèi)、外旋（實(shí)船采用外旋）

4、的自航試驗(yàn)，以便在推進(jìn)效率中分離出預(yù)旋效率以考察槳前來流預(yù)旋對其自航性能的影響；與常規(guī)的單旋向自航試驗(yàn)與分析方法對比，論文采用的自航試驗(yàn)與自航因子分析方法在船舶快速性預(yù)報(bào)方面理論上更合理，可為實(shí)船適配槳的設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)。
　　在江海直達(dá)換代船型開發(fā)方面，論文所研究船型的長寬比、方形系數(shù)等參數(shù)突破了目前在營江海直達(dá)船舶的常規(guī)范圍，為較新的江海直達(dá)船型，同時(shí)部分主尺度參數(shù)也增加了船型快速性能改進(jìn)的難度。論文綜合計(jì)算流體力

5、學(xué)與試驗(yàn)流體力學(xué)的手段，通過不同的船舶改型思路，分別對項(xiàng)目船舶首尾部進(jìn)行了改型并有效地提高了船舶的快速性能。與設(shè)計(jì)原型相比，提高其快速性約9.6％；與現(xiàn)有的江海直達(dá)船舶相比，盡管論文船型的方形系數(shù)較高且長寬比較小，從快速性角度論文船型較目前快速性最優(yōu)的江海直達(dá)船高7.6％，從船舶能效指數(shù)（單位功率排水量航速）角度論文船型的優(yōu)勢更大。
　　由于長江航道存在的限制水深問題，論文通過數(shù)值模擬手段進(jìn)行了淺水對項(xiàng)目船舶阻力與航態(tài)影響的研究，

6、所得的部分結(jié)論可為確定項(xiàng)目船舶安全營運(yùn)的限制條件提供依據(jù)；論文還計(jì)及自由面對實(shí)尺度江海船舶粘性流場進(jìn)行了數(shù)值模擬的探討性研究，數(shù)值計(jì)算結(jié)果在船舶阻力以及部分流場細(xì)節(jié)方面反映了部分尺度效應(yīng)的影響。
　　在節(jié)能附體開發(fā)方面，論文綜合了前置補(bǔ)償導(dǎo)管與預(yù)旋定子的節(jié)能手段，提出前置導(dǎo)管與預(yù)旋定子組合型式的節(jié)能附體。通過對水池試驗(yàn)結(jié)果的分析表明，該節(jié)能附體型式實(shí)現(xiàn)了對槳前來流進(jìn)行均流與預(yù)旋的設(shè)計(jì)預(yù)期并獲得了一定的節(jié)能效果；同時(shí)也改善了螺旋槳的