噴水推進(jìn)三體船進(jìn)流口速度分布測(cè)量試驗(yàn)與數(shù)值研究.pdf

1、獨(dú)立噴水推進(jìn)器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)通常是在專門的噴水推進(jìn)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)上面進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中噴水推進(jìn)器的進(jìn)流為均勻來(lái)流。然而，當(dāng)噴水推進(jìn)器安裝在船體上面后，安裝在船體尾部的噴水推進(jìn)器進(jìn)流面速度分布因受到船體影響會(huì)產(chǎn)生很大的不均勻性，該不均勻性對(duì)于噴水推進(jìn)器-船體系統(tǒng)效率計(jì)算具有很大的影響。為了定量體現(xiàn)船體對(duì)噴水推進(jìn)器影響的大小，特別定義動(dòng)量影響系數(shù)和動(dòng)能影響系數(shù)來(lái)分別表示邊界層對(duì)動(dòng)量和動(dòng)能的影響程度。以往的研究者在處理這兩個(gè)參數(shù)時(shí)大部分依賴于經(jīng)驗(yàn)公

2、式，而本文根據(jù)ITTC試驗(yàn)規(guī)程，采用PIV試驗(yàn)手段對(duì)噴水推進(jìn)船模進(jìn)流口處速度分布進(jìn)行測(cè)量，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
　　文章采用三維水下PIV設(shè)備對(duì)噴水推進(jìn)船模進(jìn)行進(jìn)流口速度分布測(cè)量研究。該試驗(yàn)研究依托船模拖曳水池進(jìn)行，選擇安裝有兩個(gè)噴水推進(jìn)器的某三體船模型為研究對(duì)象。試驗(yàn)前制定合理的連接設(shè)備方案設(shè)計(jì)；試驗(yàn)時(shí)，從PIV設(shè)備處理數(shù)據(jù)原理出發(fā)，配合測(cè)力天平數(shù)據(jù)監(jiān)控，探討測(cè)量過(guò)程中船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的作用機(jī)理；試

3、驗(yàn)完成后最終得出合理的試驗(yàn)結(jié)果，著重分析待測(cè)截面處速度分布規(guī)律、流線分布規(guī)律，觀測(cè)流動(dòng)分離等精細(xì)流場(chǎng)細(xì)節(jié)，確定合適的進(jìn)流口截面形狀，計(jì)算動(dòng)量影響系數(shù)和動(dòng)能影響系數(shù)，并對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的合理性進(jìn)行分析。
　　而后，利用CFD工具對(duì)該試驗(yàn)研究進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證，進(jìn)行了基于RANS方法的螺旋槳敞水試驗(yàn)和噴水推進(jìn)船模自航試驗(yàn)數(shù)值研究。螺旋槳敞水試驗(yàn)中采用動(dòng)參考系模型對(duì)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真，通過(guò)穩(wěn)態(tài)計(jì)算得到葉輪的敞水特性曲線用于后續(xù)計(jì)算；在自航試驗(yàn)中

4、，通過(guò)虛擬盤模型對(duì)噴水推進(jìn)器內(nèi)的葉輪進(jìn)行簡(jiǎn)化，在滿足計(jì)算要得的前提下減少網(wǎng)格數(shù)量，提高計(jì)算效率。最后，得出相同試驗(yàn)工況下無(wú)量綱化后的速度分布結(jié)果。CFD結(jié)果和PIV采集結(jié)果對(duì)比能夠更好地理解速度分布規(guī)律，并且CFD研究能夠從現(xiàn)象層面對(duì)試驗(yàn)研究中缺乏依據(jù)的結(jié)論作一定的解釋，觀測(cè)試驗(yàn)研究中觀察不到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分發(fā)揮CFD計(jì)算的優(yōu)勢(shì)。
　　總而言之，論文的核心是首次將PIV設(shè)備應(yīng)用于噴水推進(jìn)船模進(jìn)流口速度分布測(cè)量當(dāng)中，研究船體對(duì)噴水推