舵球推力鳍对最小推进功率的影响

针对安装有水动力节能装置的船舶,在最小推进功率的评估中,IMO临时导则的估算公式尚未涉及节能装置的影响.以数值模拟为主要手段,以大型散货船及其舵球推力鳍为研究对象,在验证了数值模拟方法的可靠性之后,重点对舵球推力鳍影响下的伴流分数、推力减额以及产生的节能效果进行了研究,为完善最小推进功率导则提供技术支撑.研究认为,临时导则第3.9条中静水阻力经验公式有良好的精度;舵球推力鳍对船舶静水阻力的影响很小,几乎可以忽略不计;数值计算结果显示,舵球推力鳍对推力减额、伴流分数有明显的影响,舵球推力鳍在超低航速时的节能效果远高于设计航速的节能效果,但是经验公式中并没有考虑节能装置在超低航速时对推进性能的影响.

基于自航流场数值模拟的舵球节能流场分析

采用快速性数值模拟方法对加装舵球的36000t散货船进行了节能评估。结果显示,加装舵球能起到一定的节能效果。之后对有、无舵球的两种方案的自航数值模拟流场进行了对比,分析获得了舵球节能的原理。模拟结果不仅可作为模型试验的有力补充,也可为舵球的优化设计提供重要参考。

某化学品船船型优化与节能

基于国际社会对航运业环保要求的不断提升及航运企业自身成本控制的要求,船舶所有人对新造船能效水平提出更高的要求。针对某化学品船型优化。首先,确定适宜的船型方案,利用势流计算流体动力学(Comutational Fluid Dynamics,CFD)软件进行波形分析和优化线型,优化后的船型表面压力梯度降低,艏艉散波、横波及艏肩波均明显减小,剩余阻力系数显著降低;其次,采用黏性CFD软件进行黏性流场计算,优化艉部线型,消除艉部涡流,使桨盘面伴流分布均匀,峰值降低;最后,在此基础上设计节能舵球,进一步提高船舶的设计航速。模型试验结果表明,新船型的快速性能优良,与CFD计算结果吻合,舵球取得2%的节能效果。

扭曲舵及舵球对支线型集装箱船快速性影响的试验研究

针对一艘支线型集装箱船,基于模型试验,研究导边扭曲舵、随边扭曲舵及舵球对船体推进功率的影响。对扭曲舵的导边和随边扭曲角度和舵球的形式进行了系列试验。研究结果表明:随着导边扭曲角度从4.0°增大到6.0°,在包含设计速度的一定范围内,船体推进功率降低。随边扭曲对船体推进功率影响不大。安装椭圆流线型舵球形式的扭曲舵的船体快速性能优于安装大平头型舵球扭曲舵船体的快速性能,在实船应用中效果较好。

基于CFD技术的节能舵球节能效果数值预报

基于CFD技术,分别预报了单个螺旋桨、桨舵组合的水动力性能,并将计算结果与试验值比较,结果显示预报结果与试验值吻合良好。在此基础上,对螺旋桨-舵-舵球组合进行了计算,并比较了舵球设计参数对节能效果的影响。计算结果表明,舵球可以有效地提高螺旋桨的效率,在舵球直径与螺旋桨直径之比为0.292时,其节能效果最好,达7.66%。

基于面元法的舵球鳍组合节能装置理论

根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵-舵球-鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度)进行了变尺度计算与分析.计算结果表明,舵球鳍节能效果较舵球为佳,并具有节能效果最佳的尺寸及安装角度.

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。

渔船桨-舵球组合系统节能效果数值分析

考虑将有节能效果的舵球应用于渔船,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对39.8 m远洋围网渔船舵桨进行舵球应用数值模拟,由推进效率、螺旋桨表面的压力分布及流场对比不同直径舵球及与螺旋桨桨毂距离组合方案下螺旋桨的敞水性能差异;分析发现对于航速较高的远洋渔船采用合适的舵球可以改善螺旋桨尾部流场分布,降低其尾流旋涡的强度,提高螺旋桨推进效率,达到一定的节能效果。

舵球对螺旋桨敞水效率的影响

以一套模型桨和４只几何相似的舵球相互组合的试验，探讨了不同的桨、舵球间距和舵球尺度对螺旋桨敞水效率的影响。试验结果表明，桨、舵球间距的变化对螺旋桨敞水效率的影响是明显的。在舵上安装舵球后一般可使螺旋桨的敞水效率提高３％～５％。若舵球位置安装适当，可使原有的毂涡消失，考虑到螺旋桨后带舵时，它的敞水效率将发生变化。因此，在进行船模自航试验数据分析时，应考虑舵对螺旋桨敞水效率带来的影响而给予适当的修正。

21000t多用途船的球首设计及尾部节能装置试验

２１０００ｔ多用途船是上海远洋公司在南美洲航线上的定期班船，根据航程、船只数量、航班期的综合分析，要求船舶在主机输出功率７２３９．７５ｋＷ，含有１５％海上功率储备时，航速达到１６．５ｋｎ。为达到船东提出的先进航速指标，进行多次球首设计及尾部前置导管舵球的优化试验。介绍其设计思想及试验结果。

扭曲舵+舵球节能效果数值模拟

基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),对1艘海上油田环保作业船自航进行数值模拟,从推进效率和流动细节上对比分析平板舵方案和扭曲舵+舵球组合方案的差异。计算采用RANS方法结合滑移网格法处理螺旋桨旋转运动,数值模拟得到的转速、推力和扭矩与试验数据吻合较好。计算结果显示:采用扭曲舵+舵球方案可降低螺旋桨尾流区旋涡强度,减小舵导边附近的高压区,提高推进效率。