浅水效应对船舶阻力及流场特性的影响分析

为了分析浅水条件下船舶阻力及流场的特点,本文基于混合网格技术,结合Reynolds average numerical simulation(RANS)方法,对标准船模KRISO Container Ship(KCS)开展了船模浅水效应的数值预报分析。KCS船的船艉部分使用了三种不同的非结构网格划分方法,与水池试验值对比得到恰当的网格划分方法。通过改变数值水池高度探究水深变化对于船舶阻力及流场特性的影响。研究发现:当水深h小于10倍吃水时,KCS船浅水效应明显,随着水深的减小,船舶阻力系数、z方向抽吸力以及桨盘面伴流分数均呈增大趋势;随着水深的减小,艏艉压力差逐渐增大,船艉倾现象更加明显。

螺旋桨梢部及尾部流场特性的细节研究

基于CFD方法研究了螺旋桨尾流场的细节特性,分析了螺旋桨各半径及梢部速度的变化规律。研究了螺旋桨横剖面速度场的云图和曲线图,沿尾流方向各剖面尾流场的变化规律,周向平均轴向诱导速度沿径向分布,各半径处轴向、径向速度周向分布。将计算结果与试验数据比较,吻合较好。对比研究表明,基于CFD的数值模拟方法比试验更易实现和控制,能细致地描述螺旋桨梢涡的变化规律,在螺旋桨尾流场分析等方面具有广阔的应用前景。

绕弹性水翼空化流动及其流激振动特性研究

该文采用基于径向基函数的流固耦合方法,对不同空化数下绕刚性水翼/弹性水翼的空泡形态及其流激振动特性进行了数值模拟。结果表明,绕弹性水翼空泡形态具有三个典型特征:(1)靠近翼尖前缘的附着空泡形态为三角形;(2)翼尖出现梢涡空化,梢涡空化随着空化数的降低而逐渐明显;(3)回射流作用下水翼存在云状空泡的周期性脱落。对不同空化数下弹性水翼的振动特性进行分析发现,随着空化数的下降,水翼振动的平均振幅及振幅波动值先增大再减小,平均振幅和振幅波动由大到小依次是:云空化>超空化>片空化。