一种对船桨干扰问题的黏势流耦合求解方法

基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.

6000DWT渔业运输船船桨干扰试验和数值研究

文中数值模拟了一条6,000DWT渔业运输船船桨干扰,计算采用了MRF和滑移网格技术,数值结果同拖模试验结果进行了对比,吻合较好。数值计算得到一些重要的流场信息,这些信息方便对船桨干扰机理的认识。同时,数值模拟方法较试验方法大大地节约了设计时间,为今后的船舶设计提供一种参考。

大型集装箱船船桨舵干扰特性数值模拟与分析

以KCS船为研究对象,基于计算流体力学（computational fluid dyamics,CFD）方法,运用滑移网格技术,对粘性流场中的裸船体、船桨、船桨舵进行计及自由液面的非定常干扰数值模拟.计算了裸船体的阻力,船桨及船桨舵在螺旋桨转速分别为9.1～9.9（r·s^-1）共9个工况下的阻力值.计算结果表明：船与船桨的阻力计算结果与实验结果吻合良好,相对误差均在5%以内,并得出与实验结果相匹配的螺旋桨转速.通过对船桨舵的整体求解,讨论了螺旋桨及舵对船体尾流场的影响,得出船尾部的速度与压力分布状况,对船舶实际流场的预报具有实际意义.

大型船舶混合吊舱对转桨与船体相互干扰特性研究

对一艘75 kDWT油船的裸船体阻力在采用常规桨和混合吊舱对转桨这两种情况下的水动力性能进行了CFD评估,从船-桨-舵受力、自航因子以及船后尾流场等方面进行对比,分析对转桨与船体相互干扰特性.计算结果表明,设计航速工况下,采用混合吊舱对转桨推进方式较单桨推进方式时的船后螺旋桨收到功率下降16%左右.这主要是因为对转桨的扭矩较单桨低,且对转桨推进方式下的船身效率和螺旋桨敞水效率较单桨高.

船后桨的布局对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船桨干扰作用对螺旋桨的水动力性能的影响,探讨船后螺旋桨的布置设计原则,以某大型四桨水面船舶为研究对象,基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法,建立了船桨整体计算模型,重点研究了螺旋桨的相对纵向和横向布置位置的变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明:对于四桨船舶,船后螺旋桨的水动力性能对螺旋桨的纵向位置移动不是很敏感,而对螺旋桨横向位置移动则比较敏感,应当尽量避免使同侧两螺旋桨的盘面中心横向距离小于1倍螺旋桨直径.

全附体尾流作用下螺旋桨布局对其水动力性能的影响

为了研究全附体尾流作用下多桨船尾部螺旋桨布局对其水动力性能的影响,本文以某四桨船舶为研究对象,对船体、螺旋桨以及舵、轴支架、轴包套、呆木等附体进行整体建模,通过改变船后螺旋桨的相对位置,采用CFD软件计算得到了在全附体尾流作用下不同的螺旋桨布局对螺旋桨水动力性能方面的影响差异。结果表明,外前桨的纵向移动对于前后桨的效率影响不大;外前桨的横向移动对内后桨的水动力性能影响较大,当前后桨横向距离为1倍螺旋桨直径时,内后桨的推力系数最大增加8.9%,扭矩系数最大增加5.9%,船后效率最大增加2.8%。计算结果对于工程应用具有一定的参考价值。

某散货船导流鳍设计与节能效果预报研究

针对船舶节能减排理论与技术研究中船舶水动力节能技术的需求,通过安装导流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施.基于CFD技术,研究了某散货船船桨舵相互干扰水动力性能的整体求解技术,预报了设计航速下该船体的阻力、螺旋桨的推力和转矩,通过与试验值的比较验证了该求解技术的可靠性.依据流经船体尾部三维流线绕船体分布的特点,确定了节能装置的主要参数,设计了导流鳍,并采用整体求解技术预报了船体、螺旋桨、舵和导流鳍相互干扰下各自的水动力性能,通过与无导流鳍时船体、螺旋桨、舵水动力性能的对比分析,预报了导流鳍的节能效果.通过绕船体三维流线流动细节的变化,探讨了导流鳍的工作机理.计算结果显示,安装导流鳍后,螺旋桨的效率有显著的提升,导流鳍的节能效果显著,至少可节能3%.

某船及其改型船桨舵数值模拟与性能比较

该文以某散货船为研究对象,分别对其原型与改型船型方案进行了船、桨、舵及其耦合情况下的数值模拟与计算,计算结果包括静水船舶阻力、螺旋桨特性、船桨以及船桨舵耦合情况下船舶自航因子以及船尾流场信息。并对该船自航数值模拟方法和计算策略进行了探索和研究,结果显示原型和改型船数值计算结果与模型试验结果具有较好的一致性。通过该船原型与改型计算结果的比较,分析船体线型对船舶阻力、推进性能以及艉部流场的影响,评价了线型方案的优劣,为今后借助于数值计算方法进行船舶线型优化及船桨舵的优化配合做了有益的尝试。