基于CFD的船型優(yōu)化及節(jié)能附體研究.pdf

1、在當(dāng)今能源危機(jī)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)的狀況下，船東們迫切希望對(duì)已有船型進(jìn)行優(yōu)化來減小船舶阻力和提高船舶推進(jìn)效率，降低日常運(yùn)營(yíng)成本。如何評(píng)估一個(gè)已知船型的阻力性能對(duì)于船型優(yōu)化優(yōu)化來說是十分重要的，船舶工程界也一直努力研究如何更加精確的預(yù)報(bào)船舶阻力。近年來，對(duì)船舶節(jié)能附體的研究十分火熱，對(duì)肥大型船只安裝船舶節(jié)能附體是一種簡(jiǎn)單有效的節(jié)能措施。本文是以一艘肥大型低速船舶為例，以減小船體阻力和提高船槳推進(jìn)效率為目的，開展局部船型優(yōu)化和船體附加節(jié)能附體的可行性

2、研究。
　　本研究應(yīng)用商用CFD軟件對(duì)船體阻力和船體粘性繞流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算，預(yù)報(bào)船體阻力等性能，通過比較計(jì)算結(jié)果選擇最優(yōu)方案進(jìn)行船模試驗(yàn)，證明CFD數(shù)值模擬計(jì)算的可靠性，為該類型船的船型優(yōu)化及建造提供參考意見。使用商業(yè)軟件CATIA來建立船體幾何模型。然后使用前處理軟件ICEM對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，船體計(jì)算域內(nèi)采用多塊結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，對(duì)靠近船體外殼的邊界層進(jìn)行網(wǎng)格加密，提高模擬計(jì)算精度。首先對(duì)某船在設(shè)計(jì)吃水6.9m狀態(tài)下的船舶阻力進(jìn)行

3、CFD數(shù)值模擬計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與同狀態(tài)船模試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后得出結(jié)論，選用SST k-ω湍流模型，來模擬計(jì)算原設(shè)計(jì)船型的船體繞流場(chǎng)，船體阻力計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤差在3％以內(nèi)，驗(yàn)證了用CFD數(shù)值模擬計(jì)算的方法來預(yù)報(bào)船體阻力的精度很高。然后研究了肥大型船舶的阻力成分及減阻思路，分別對(duì)某船的球鼻艏、船體首部型線和船體尾部型線進(jìn)行型線優(yōu)化，反復(fù)對(duì)各種優(yōu)化方案進(jìn)行CFD數(shù)值計(jì)算，結(jié)論是選用原球鼻艏形狀的同時(shí)優(yōu)化首部線型和改變尾部型線后的新船型的減阻效

4、果很好，在實(shí)船航速2kn到15kn的減阻效果達(dá)到4%以上，實(shí)船航速越高，減阻效果越明顯。并對(duì)改型船舶進(jìn)行船模試驗(yàn)驗(yàn)證，證明CFD計(jì)算結(jié)果誤差在2%以內(nèi)。分析了改型船舶的船型特點(diǎn)，為了達(dá)到提高推進(jìn)效率的目的，確定了改型船型附加前置伴流補(bǔ)償導(dǎo)管的方案，經(jīng)過CFD數(shù)值模擬計(jì)算，從螺旋槳盤面處伴流分布圖上清楚的看出前置導(dǎo)管成功的改善了船體尾流場(chǎng)，從尾部流線圖清楚的看到前置導(dǎo)管減弱了舭渦的影響。最后通過船模自航試驗(yàn)驗(yàn)證了附加前置導(dǎo)管的改型船舶的船