風(fēng)帆助航船渦激振動(dòng)研究.pdf

1、在能源問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題受到全球的廣泛關(guān)注后，船舶設(shè)計(jì)者們對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用的研究也日益深入，風(fēng)帆助航船舶是船舶風(fēng)能利用的主要方式。目前人們針對(duì)風(fēng)帆助航的研究主要集中在風(fēng)帆的空氣動(dòng)力特性預(yù)報(bào)、風(fēng)帆影響下的船舶穩(wěn)性校核、風(fēng)帆和主機(jī)的匹配和風(fēng)帆及桅桿的強(qiáng)度校核等方面。這些都是風(fēng)帆助航技術(shù)的基礎(chǔ)性研究，實(shí)際風(fēng)帆的設(shè)計(jì)中還有很多可能出現(xiàn)的細(xì)節(jié)問(wèn)題需要克服，而本文將針對(duì)在VLCC油輪甲板上加裝的助航風(fēng)帆的風(fēng)致渦激振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究。
　　本文的

2、研究方法主要采用CFD數(shù)值計(jì)算，建立典型的翼帆風(fēng)流場(chǎng)模型并計(jì)算，本文采用商業(yè)CFD軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的可靠性，本文首先對(duì)經(jīng)典圓柱繞流現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。本文通過(guò)對(duì)Re=1.95×104時(shí)的圓柱繞流進(jìn)行計(jì)算。比較κ-ε湍流模型和SSTκ-ω湍流模型的在渦激振動(dòng)模擬中適用性，并且驗(yàn)證軟件中的計(jì)算設(shè)置的可行性，證明了數(shù)值模擬方法的可行性。
　　本文對(duì)airfoil型翼帆的1∶25縮尺模型進(jìn)行CFD計(jì)算。本文研究了翼帆攻

3、角、來(lái)流速度、梯度風(fēng)速和對(duì)帆干擾等因素對(duì)翼帆渦激振動(dòng)的影響。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析可知，翼帆只在一定攻角范圍內(nèi)發(fā)生渦激振動(dòng)現(xiàn)象，并且泄渦頻率在起振攻角時(shí)最大，隨著攻角增大頻率逐漸降低。在一定風(fēng)速范圍內(nèi)，來(lái)流風(fēng)速越大，泄渦頻率也大，所以最大風(fēng)速也是決定泄渦頻率范圍的關(guān)鍵因素。梯度風(fēng)速會(huì)加劇渦激振動(dòng)，對(duì)帆之間的干擾跟翼帆之間的干擾形式有關(guān)，翼帆不偏轉(zhuǎn)時(shí)在10°攻角時(shí)抑制振動(dòng)，在15°攻角會(huì)增大泄渦頻率，而翼帆偏轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)抑制渦振現(xiàn)象使對(duì)帆的泄渦頻