船舶微氣泡減阻數(shù)值模擬.pdf

1、該文工作主要是通過計算流體力學(xué)方法對船舶微氣泡減阻進(jìn)行數(shù)值模擬.在微氣泡減阻基金項目理論研究方面,梁志勇采用偽譜矩陣方法對平板微氣泡減阻進(jìn)行了數(shù)值模擬;林黎明則主要是采用PHOENICS軟件提供的IPSA模型進(jìn)行平板微氣泡減阻計算.該文在林黎明研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行船舶微氣泡減阻的數(shù)值計算.在船型方面,通過AutoCAD軟件繪制更符合實際的船體插入到PHOENICS軟件中;理論模型方面,為研究邊界層中的速度分布而增加對壁面條件的處理;最后,對

2、林黎明在平板微氣泡減阻研究中未能解釋的一些現(xiàn)象,做出了作者自己的解釋.該文計算中采用由PHOENICS提供的IPSA相間滑移算法模型,應(yīng)用有限體積法對方程進(jìn)行離散,并應(yīng)用迎風(fēng)格式計算.IPSA模型對每一相求解N-S方程,并考慮水-氣體兩相間的相間相互作用,包括相間阻力、相間升力、相間壓力和虛質(zhì)量力.考慮到氣泡對湍流的作用,文中對湍流模型進(jìn)行了微氣泡修正.對壁面條件的處理,該文采用Patel等人(1984)提出的K-ε模型的Lam-Bre

3、mhorst低雷諾拓展(LB模型);而將自由面處理為剛蓋自由面條件,進(jìn)行船舶微氣泡減阻數(shù)值計算.在以上計算中分析了不同來流速度和氣泡體積濃度下近壁面處速度分布和減阻率的變化.計算結(jié)果表明,直徑為100μm的微氣泡能減小近壁面連續(xù)相的速度梯度;微氣泡在邊界層中的濃度分布近似為三角形或梯形分布;受粒子間相互作用的影響,存在一飽和濃度;減阻率隨噴氣量的增大而增大,直至飽和噴氣量,此后,增大噴氣量,壁面摩擦阻力變化不大;相同噴氣量下,來流速度越