高速船舶微氣泡減阻數值模擬研究.pdf

1、在船舶節(jié)能方式中，微氣泡減阻越來越受到人們的青睞。微氣泡減阻船的研究也吸引著國內外大量學者的目光并為之進行著不懈的努力。船舶微氣泡減阻的工作原理可以簡單地認為是把空氣(或廢氣)引入船底，在船底表面形成氣水混合兩相流，降低船底表面附近流體密度，改變湍流邊界層內的流動狀態(tài)，從而降低船底表面摩擦阻力以達到節(jié)能的目的。對于微氣泡減阻的原理分析及應用，除了應進行必要的理論與實驗研究以外，用數值模擬來研究也已成為強有力的手段。它不僅能夠直觀的顯示出

2、減阻現(xiàn)象并能做出合理地描述，而且能對試驗結果進行預測和提供改進的方案。
　　本文在前人的實驗和理論研究基礎上，對微氣泡減阻的基本理論和數值計算方法進行了分析與整理，確定出合理的數值計算方法和數值模型。并從二維近似船底入手，通過分析減阻率與空隙率的關系，得出空隙率是影響減阻率的重要因素，要提高船舶的減阻率的關鍵就是要提高船底近壁面的空隙率。
　　通過對二維平板近似船底微氣泡減阻的數值模擬結果表明，噴入微氣泡能夠使得平板摩擦阻力

3、的減阻率減小，最大減幅可達85％左右；同一來流速度下，減阻率隨著噴氣量的增大而增大，當噴氣量達到一定程度后，再增大噴氣量，減阻率變化不大；同一噴氣量下，減阻率隨著主流速度的增大而減少；微氣泡的大小對減阻率的影響很小；不同的噴氣角度下，直噴情況下減阻效果較好；采用不同噴氣形式來控制壁面空隙率的分布是一個提高減阻率的有效方法。
　　在上述工作基礎上對三維實體船模進行數值模擬，分析了湍動能和湍流耗散率、船底壓力對空隙率和減阻率的變化，為