風帆助航船渦激振動研究.pdf

1、在能源問題和環(huán)境污染問題受到全球的廣泛關注后，船舶設計者們對風能的開發(fā)利用的研究也日益深入，風帆助航船舶是船舶風能利用的主要方式。目前人們針對風帆助航的研究主要集中在風帆的空氣動力特性預報、風帆影響下的船舶穩(wěn)性校核、風帆和主機的匹配和風帆及桅桿的強度校核等方面。這些都是風帆助航技術的基礎性研究，實際風帆的設計中還有很多可能出現(xiàn)的細節(jié)問題需要克服，而本文將針對在VLCC油輪甲板上加裝的助航風帆的風致渦激振動現(xiàn)象進行研究。
　　本文的

2、研究方法主要采用CFD數(shù)值計算，建立典型的翼帆風流場模型并計算，本文采用商業(yè)CFD軟件進行數(shù)值計算。為了驗證數(shù)值模擬方法的可靠性，本文首先對經典圓柱繞流現(xiàn)象進行數(shù)值計算。本文通過對Re=1.95×104時的圓柱繞流進行計算。比較κ-ε湍流模型和SSTκ-ω湍流模型的在渦激振動模擬中適用性，并且驗證軟件中的計算設置的可行性，證明了數(shù)值模擬方法的可行性。
　　本文對airfoil型翼帆的1∶25縮尺模型進行CFD計算。本文研究了翼帆攻

3、角、來流速度、梯度風速和對帆干擾等因素對翼帆渦激振動的影響。通過對計算結果的分析可知，翼帆只在一定攻角范圍內發(fā)生渦激振動現(xiàn)象，并且泄渦頻率在起振攻角時最大，隨著攻角增大頻率逐漸降低。在一定風速范圍內，來流風速越大，泄渦頻率也大，所以最大風速也是決定泄渦頻率范圍的關鍵因素。梯度風速會加劇渦激振動，對帆之間的干擾跟翼帆之間的干擾形式有關，翼帆不偏轉時在10°攻角時抑制振動，在15°攻角會增大泄渦頻率，而翼帆偏轉時會抑制渦振現(xiàn)象使對帆的泄渦頻