高速船舶微氣泡減阻數(shù)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(nèi)外大量學(xué)者的目光并為之進(jìn)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(rèn)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(nèi)的流動狀態(tài)，從而降低船底表面摩擦阻力以達(dá)到節(jié)能的目的。對于微氣泡減阻的原理分析及應(yīng)用，除了應(yīng)進(jìn)行必要的理論與實(shí)驗(yàn)研究以外，用數(shù)值模擬來研究也已成為強(qiáng)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測和提供改進(jìn)的方案。
　　本文在前人的實(shí)驗(yàn)和理論研究基礎(chǔ)上，對微氣泡減阻的基本理論和數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析與整理，確定出合理的數(shù)值計(jì)算方法和數(shù)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(guān)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(guān)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(shù)值模擬結(jié)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(dá)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(dāng)噴氣量達(dá)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(gè)提高減阻率的有效方法。
　　在上述工作基礎(chǔ)上對三維實(shí)體船模進(jìn)行數(shù)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