噴水推進(jìn)三體船進(jìn)流口速度分布測量試驗與數(shù)值研究.pdf

1、獨立噴水推進(jìn)器進(jìn)行試驗時通常是在專門的噴水推進(jìn)綜合性能試驗臺上面進(jìn)行，試驗過程中噴水推進(jìn)器的進(jìn)流為均勻來流。然而，當(dāng)噴水推進(jìn)器安裝在船體上面后，安裝在船體尾部的噴水推進(jìn)器進(jìn)流面速度分布因受到船體影響會產(chǎn)生很大的不均勻性，該不均勻性對于噴水推進(jìn)器-船體系統(tǒng)效率計算具有很大的影響。為了定量體現(xiàn)船體對噴水推進(jìn)器影響的大小，特別定義動量影響系數(shù)和動能影響系數(shù)來分別表示邊界層對動量和動能的影響程度。以往的研究者在處理這兩個參數(shù)時大部分依賴于經(jīng)驗公

2、式，而本文根據(jù)ITTC試驗規(guī)程，采用PIV試驗手段對噴水推進(jìn)船模進(jìn)流口處速度分布進(jìn)行測量，并依據(jù)測量結(jié)果對這兩個參數(shù)進(jìn)行計算。
　　文章采用三維水下PIV設(shè)備對噴水推進(jìn)船模進(jìn)行進(jìn)流口速度分布測量研究。該試驗研究依托船模拖曳水池進(jìn)行，選擇安裝有兩個噴水推進(jìn)器的某三體船模型為研究對象。試驗前制定合理的連接設(shè)備方案設(shè)計；試驗時，從PIV設(shè)備處理數(shù)據(jù)原理出發(fā)，配合測力天平數(shù)據(jù)監(jiān)控，探討測量過程中船舶運動姿態(tài)變化對測量結(jié)果影響的作用機(jī)理；試

3、驗完成后最終得出合理的試驗結(jié)果，著重分析待測截面處速度分布規(guī)律、流線分布規(guī)律，觀測流動分離等精細(xì)流場細(xì)節(jié)，確定合適的進(jìn)流口截面形狀，計算動量影響系數(shù)和動能影響系數(shù)，并對這兩個參數(shù)的合理性進(jìn)行分析。
　　而后，利用CFD工具對該試驗研究進(jìn)行補(bǔ)充驗證，進(jìn)行了基于RANS方法的螺旋槳敞水試驗和噴水推進(jìn)船模自航試驗數(shù)值研究。螺旋槳敞水試驗中采用動參考系模型對螺旋槳的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真，通過穩(wěn)態(tài)計算得到葉輪的敞水特性曲線用于后續(xù)計算；在自航試驗中

4、，通過虛擬盤模型對噴水推進(jìn)器內(nèi)的葉輪進(jìn)行簡化，在滿足計算要得的前提下減少網(wǎng)格數(shù)量，提高計算效率。最后，得出相同試驗工況下無量綱化后的速度分布結(jié)果。CFD結(jié)果和PIV采集結(jié)果對比能夠更好地理解速度分布規(guī)律，并且CFD研究能夠從現(xiàn)象層面對試驗研究中缺乏依據(jù)的結(jié)論作一定的解釋，觀測試驗研究中觀察不到的實驗現(xiàn)象，充分發(fā)揮CFD計算的優(yōu)勢。
　　總而言之，論文的核心是首次將PIV設(shè)備應(yīng)用于噴水推進(jìn)船模進(jìn)流口速度分布測量當(dāng)中，研究船體對噴水推