基于船-槳-舵全耦合求解的船舶自航性能數(shù)值預(yù)報方法研究.pdf

1、船舶在水中航行時其性能的優(yōu)劣不僅取決于其自身特點，還與螺旋槳以及槳后舵密切相關(guān)。螺旋槳作為當前船舶最主要的推進器為船舶航行提供動力，船槳之間是否匹配對于船舶快速性、經(jīng)濟性有重要影響；槳后舵對于船舶運動穩(wěn)定性以及運動方向調(diào)整有著至關(guān)重要的作用。在研究船舶性能時不能僅將目光聚焦在船舶本身，更應(yīng)考慮船舶、螺旋槳以及舵所構(gòu)成的整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。因此深入開展船槳舵全耦合下的船舶性能研究對于當代船舶設(shè)計與優(yōu)化具有重要意義和顯著的工程價值。

2、　　本文基于計算流體力學軟件Fine/Marine，以KCS船以及其槳KP505和舵為研究對象，采用實體建模方法，開展了船體阻力計算、螺旋槳敞水性能計算，對船槳耦合下船舶自航運動、船槳舵全耦合下船舶自航運動以及回轉(zhuǎn)運動進行數(shù)值模擬。
　　船舶自航運動數(shù)值模擬的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)船槳舵之間的相互耦合，本文基于FINE/Marine軟件隨體網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術(shù)，構(gòu)建了一種新的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法，計算中船舶的運動并非由給定來流等效

3、替代產(chǎn)生而是直接由船后螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力引起，與實際情況相一致。在此基礎(chǔ)上本文針對不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的船舶自航運動進行實時數(shù)值計算，模擬了船舶從啟動到穩(wěn)定自航的整個過程，進而求得相關(guān)試驗航速下的船舶實效自航點。船舶自航點的CFD預(yù)報與相關(guān)試驗結(jié)果比較說明這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法可以較為準確地模擬船舶自航運動。同時根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，分析了船舶自航運動中船-槳之間的相互作用以及船-槳-舵之間的相互作用。
　　船舶回轉(zhuǎn)運動研究同

4、樣是基于這種船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法，通過改變初始舵角，對船舶轉(zhuǎn)舵后的整個運動過程進行數(shù)值模擬。文中針對兩種舵角δr=20°及35°下的船舶回轉(zhuǎn)運動開展數(shù)值計算，得到了不同舵角下的船舶回轉(zhuǎn)運動特性參數(shù)，完成了船舶回轉(zhuǎn)運動軌跡曲線的繪制；通過與嚇夫加特-桑海的經(jīng)驗公式計算結(jié)果相比較具有良好的一致性，驗證了本文所建立的船槳舵全耦合數(shù)值求解模型和方法在研究船舶回轉(zhuǎn)運動時的可靠性。
　　本文通過開展船舶自航以及回轉(zhuǎn)性能數(shù)值預(yù)報研究，