阻流板對雙體船水動力性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì),人類對于航運、海洋探索和開發(fā)的活動比以往的任何時期都更加廣泛和深入,因此,對提高和改善船舶的水動力性能提出了更高的要求。中小型船舶在高航速情況下,船體周圍及尾流場的水動力特性將直接影響到船舶的受力和主機所需的功率,在主尺度和主機功率給定的情況下,采取有效的措施改善船舶繞流場,使船舶在不同航速下航行時具有優(yōu)良的阻力特性和運動性能,是船舶水動力學(xué)的熱點之一。艉阻流板(sterninterceptor)是近年出現(xiàn)的一種

2、附體,它可以有效改變船體水動力性能,若對阻流板做合理的設(shè)計,可以通過改變其周圍及船體艉后方的流場,提高船舶的快速性和操縱性,對于高速船型有很好的應(yīng)用價值。
　　 阻流板相對于船體是尺度很小的附體,為了對帶阻流板的船體的水動力進行模擬,需要一套有效的計算方案,以便準(zhǔn)確反映安裝阻流板前后流場的變化和效果。因此,首先采用商業(yè)計算流體力學(xué)軟件Fluent對影響流場CFD計算的主要因素進行了計算探討,針對網(wǎng)格劃分方式、數(shù)值算法和湍流封閉模

3、型給出適用于雙體船及帶有阻流板的雙體船水動力性能數(shù)值計算的方案。經(jīng)過大量的對比計算和關(guān)于適用性的研究,給出了適用的計算方案,針對其中的一些重要參數(shù)給出了建議的取值范圍。利用提出的方案所得到的計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比,驗證了計算方案的正確性和適用性。
　　 阻流板和船體是相互干擾的,在對阻流板水動力機理的研究中的第一階段,為了探討阻流板鄰近的水動力學(xué)機理,先做局部化處理:對船體進行了簡化假設(shè),以底部為平板的二維船體代替真實船體

4、,對不考慮橫向繞流和船體表面彎曲影響的阻流板水動力機理進行了研究。通過對不帶阻流板以及帶有不同高度阻流板的二維船體分別進行數(shù)值計算,分析阻流板的影響效果,進而詳細計算對比了不帶阻流板和帶有阻流板的情況下,在阻流板的主要影響范圍內(nèi),流場速度和壓力的變化,捕捉流場的流動細節(jié),探討阻流板的水動力機理。在了解阻流板作用的水動力機理之后,嘗試通過改變艉部構(gòu)型以充分利用阻流板的作用來改善船體的水動力性能。
　　 隨后,在上述研究的基礎(chǔ)上,對

5、三維船模帶有阻流板前后的流場進行了模擬。首先計算了不帶阻流板的雙體船和帶有不同高度阻流板的雙體船的水動力性能,并將各種情況下的船體阻力計算結(jié)果與船模試驗結(jié)果進行了比較,驗證了計算的有效性,對雙體船安裝阻流板前后的水動力性能進行了比較,歸納上述研究,分析安裝阻流板對船體作用的水動力機理,探討阻流板對船體水動力性能的改善作用,研究了船型因素對阻流板作用的影響。通過計算研究,進一步明確了阻流板的水動力機理,了解了阻流板對雙體船水動力性能的改善