船舶微氣泡減阻數(shù)值模擬及機(jī)理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的逐漸發(fā)展，能源和環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)逐漸被人們所關(guān)注，如何能更有效地節(jié)約能源，減少污染氣體排放成為各國(guó)學(xué)者密切關(guān)注的問(wèn)題之一，節(jié)能減排問(wèn)題作為一個(gè)重要的課題被國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者所研究，降低船舶的阻力可以顯著地減少能源的消耗，并且船舶的航行速度也可以有效地提高，無(wú)論在經(jīng)濟(jì)上，還是軍事上都有很高的價(jià)值。因此如何有效地降低船舶阻力成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者急需解決的問(wèn)題。微氣泡減阻技術(shù)可以很有效的減小摩擦阻力，這在實(shí)船試驗(yàn)中很好的得到了驗(yàn)證，氣泡減阻

2、技術(shù)有很大的發(fā)展前景。微氣泡減阻的數(shù)值模擬計(jì)算已經(jīng)發(fā)展很長(zhǎng)時(shí)間了，但是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們一直在追求著更準(zhǔn)確的數(shù)值方法。
　　 本文針對(duì)平板邊界面簡(jiǎn)化模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了在運(yùn)用歐拉多相流模型時(shí)最優(yōu)的湍流模型、相間曳力模型、網(wǎng)格的劃分等的設(shè)置并在此基礎(chǔ)上分析了氣泡尺寸對(duì)減阻效果的影響。在3種k-ε湍流模型選取了k-εRealizable湍流模型，在四種曳力模型下選取了通用阻力規(guī)律曳力模型，分析出歐拉多相流模型相對(duì)于其他模型對(duì)網(wǎng)格大小有

3、更強(qiáng)的依賴性。得到減小氣泡尺寸可以增加微氣泡減阻的效率的結(jié)論，本文中氣泡大小選取為0.00005m。
　　 以散貨船船模為研究對(duì)象，在平板模型計(jì)算所得結(jié)論的基礎(chǔ)上，在歐拉多相流模型中，選取通過(guò)計(jì)算分析得到的最優(yōu)的湍流模型、相間曳力模型、網(wǎng)格的劃分，分別在船速1m/s，氣泡通入濃度0.3、船速1m/s，氣泡通入濃度0.5、船速2m/s，氣泡通入濃度0.3、船速2m/s，氣泡通入濃度0.5的四種情況下進(jìn)行數(shù)值模擬，分析船速、通氣速度

4、、通氣濃度對(duì)微氣泡減阻效果的影響。得出船底板上氣體的體積分?jǐn)?shù)隨船速的增加而減小，隨通氣速度和濃度的增加而增加；減阻率隨船速的增加而減小，隨通氣速度和濃度的增加而增加：在低通氣量時(shí)，臨近噴射口的板的減阻率并不是最高的，當(dāng)通氣量達(dá)到一定值(臨界通氣量)后減阻率隨距噴射口距離的增加而減小。臨界通氣量隨船速、通氣速度、濃度的變化而變化。
　　 通過(guò)對(duì)歐拉多相流模型和mixture多相流模型的數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)比分析，得出歐拉多相流模型較mi