船舶縱傾減阻方法及應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、節(jié)能減排成為當今社會重點關注的問題,隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展以及一系列有關節(jié)能減排國際新標準的相繼出臺,綠色船舶技術以其低碳、節(jié)能和環(huán)保的特點日益受到業(yè)界重視,從而成為船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向,而具有優(yōu)良的阻力性能是綠色船舶的重要體現(xiàn)。目前,阻力性能優(yōu)良的船舶主要通過型線優(yōu)化設計的方法來得到,但是對于已經運營的船舶來說,通過改型方法實現(xiàn)減阻會付出很大的代價。而船舶縱傾節(jié)能技術是一種快速響應目前行業(yè)形勢且方便可行的方法,該方法無需對船舶進行改

2、型,只需對船舶的首吃水和尾吃水進行調整即可實現(xiàn)減阻,即在全航程各個工況下尋找快速性比較優(yōu)秀的船舶縱傾姿態(tài),以減少目標航速下航行時所需的功率。本文在研究方法、水動力特性、實船應用、影響因素和系列船型圖譜等方面對縱傾節(jié)能技術開展了系統(tǒng)的研究,使得該技術能夠更好地應用于各類船舶,實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
  船模試驗和CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬相結合的方法是船舶水動力性能研究的主流方法,但試驗

3、結果和CFD數(shù)值模擬結果的可信賴程度評估是個關鍵問題。本文第一部分工作是開展了4250TEU集裝箱船模型阻力試驗研究,為了評估試驗數(shù)據(jù)可靠性并提高試驗精度,采用ITTC(International Towing Tank Conference)最新推薦規(guī)程開展了船模阻力試驗的不確定度分析,對阻力試驗過程中各誤差源及其不確定度計算方法進行了研究。通過數(shù)據(jù)簡縮方程的不確定度計算,給出了總不確定度及各誤差源不確定度對總不確定度的貢獻率。本文第

4、二部分工作是研究了集裝箱船型阻力數(shù)值預報方法,對數(shù)值模擬過程中的各個關鍵技術,包括船體曲面造型、計算域和邊界條件的確定、全結構化網格的劃分和數(shù)值求解方法等開展了詳細的討論和分析。并且基于ITTC規(guī)程對數(shù)值計算結果進行了不確定度分析,以確認數(shù)值計算結果的可靠性。
  本文第三部分工作是開展了不同縱傾角下船舶的水動力性能變化特性研究,采用CFD數(shù)值計算的方法,從船型、阻力成分和船舶周圍流場三方面入手,研究4250TEU集裝箱船縱傾減阻

5、原因,為該技術能夠更好地應用于實船提供理論支撐。本文第四部分工作是開展了縱傾節(jié)能技術的實船應用研究,首先將4250TEU集裝箱船的船模阻力數(shù)據(jù)轉化為實船的主機功率,形成基本數(shù)據(jù)庫。然后應用三維響應面的方法建立主機功率關于吃水、縱傾和航速的三維響應面,在響應面上采用直接搜索法尋找最佳縱傾值。最后基于響應面優(yōu)化算法開發(fā)了能夠指導船舶實際營運的縱傾優(yōu)化軟件系統(tǒng),并進行了實船航行試驗,驗證了該軟件系統(tǒng)的實用性和節(jié)能效果的可靠性。
  本文

6、第五部分工作是研究了推進效率和淺水航道對最佳縱傾的影響,采用模型試驗的方法,開展了1100TEU集裝箱船船模在不同縱傾狀態(tài)下的阻力試驗和自航試驗,尋找各工況下船舶快速性能最佳的航行縱傾點,分析推進效率對最佳縱傾產生的影響。采用 CFD數(shù)值計算的方法,開展了4250TEU集裝箱船在不同水深航道中的變縱傾阻力計算,分析不同水深航道對最佳縱傾產生的影響。本文第六部分工作是對系列集裝箱船分別開展了不同的吃水、縱傾角和速度下的船模試驗,研究各集裝

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