自航数值模拟对客滚船附体水动力性能优化分析

探讨自航数值模拟对客滚船附体水动力性能的分析,并以1万吨级客滚船为例进行Matlab仿真验证。先从阻力、自航等方面模拟数值,优化客滚船的舵值、轴支架,获得最佳的附体布置方案。然后,利用Matlab仿真分析船带附体时的阻力、螺旋桨敞水的特性,以及不同转向时的收到功率。Matlab仿真结果显示,自航数值模拟的阻力比实验数值模拟的阻力更优,节省运行的燃料。而且,在整个螺旋桨的旋转过程中,伴流场的改变幅度均未超过预设值。同时,在客滚船遇到巨大阻力时,推力会逐渐增加,敞水力会逐渐减少,但是扭力比较稳定。因此,自航数值模拟能准确地预报不同方案下的阻力和自航的变化趋势,为客滚船附体的水动力性能优化提供支持。

雷诺相似船模预报实船推进因子的数值方法

为了克服船模预报实船推进因子中的尺度效应,通过引入虚流体运动粘性系数,在数值计算中实现了缩尺船模与实船的雷诺数相似.根据船体兴波作用对推进因子影响甚小的基本分析结论,运用RANS方程和RNGk-ε湍流模型,对一条缩尺比为20的雷诺相似船模进行了不考虑船体兴波影响的自航数值试验计算,通过对数值相似自航船模自航点和推进因子的数值计算,预报了实船的实效伴流分数和推力减额分数,所得结果与试验吻合较好,表明了该文的实船推进因子预报方法可以消除船模与实船之间固有的尺度效应,具有较强的工程实用性.

某散货船整流导管节能机理数值分析

为研究整流导管(Flow Straightening Duct,FSD)对船舶水动力性能的影响,分析其节能机理,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,对某散货船加装整流导管前后的水动力性能变化进行数值分析。在计算时考虑螺旋桨的真实几何形状,采用滑移网格方法对船、桨、舵和节能附体相互干扰问题进行数值求解,评估整流导管的节能效果,将计算结果与模型试验结果相对比进行对标验证,研究整流导管对船舶阻力、流场和自航因数的影响,结合微观流场分析导管的节能原理。研究结果表明:采用的整流导管能效分析方法能有效预测导管的节能效果,基于流场分析总结整流导管的节能原理,对船舶节能附体设计有一定的指导作用,可应用于整流导管能效评估和优化设计中。

雷诺数相似喷水推进船模预报实船推进性能

通过在数值计算中调整流体粘度系数,实现缩尺船模与实船雷诺数相似,进而消除尺度效应的影响.在弗劳德数0.15~0.41范围内,雷诺数相似船模方法预报实船阻力与模型试验外推值差别在5%以内;在波形与伴流场的比较中,雷诺数相似船模方法与实尺度计算方法预报结果基本一致.数值计算表明对于缩尺比为30的模型泵与实泵效率差别在11%~17%,而雷诺数相似模型泵效率计算值与实泵计算值差别在1.5%以内,表明通过雷诺数相似模型泵能够较好预报实泵性能.文中比较了模型雷诺数与实尺雷诺数下喷水推进器的性能变化,分析了喷水推进自航试验中可能产生的误差.通过雷诺数相似船模数值自航预报阻力、推力、推进效率与实尺度计算的比较,表明了雷诺数相似船模方法能够较好预报实尺度喷水推进船的推进性能.