低速肥大江海直達(dá)節(jié)能示范船的氣泡減阻技術(shù)研究.pdf

1、水的密度是空氣密度的八百倍，船在水中航行要克服的阻力遠(yuǎn)比在空氣中航行要克服的阻力大得多。自第一艘船舶被發(fā)明出來(lái)，有關(guān)如何減少船舶航行阻力的研究就從未停止。如今，日益增長(zhǎng)的世界能源需求以及日漸深入人心的綠色節(jié)能環(huán)保理念，使得節(jié)能減排問(wèn)題成為熱點(diǎn)關(guān)注的課題。
　　船舶航行阻力可按流體的性質(zhì)劃分為粘性阻力和興波阻力。其中，粘性阻力還可以進(jìn)一步劃分為摩擦阻力和粘壓阻力。對(duì)于低速肥大船舶而言，粘性阻力約占到總阻力的80％-90%，所以對(duì)于低

2、速肥大型船舶而言，減小其粘性阻力能有效地達(dá)到整體減阻效果。綜合減阻設(shè)施成本和應(yīng)用難度以及對(duì)海洋污染等影響，微氣泡減阻技術(shù)是最為環(huán)保最易實(shí)施的方法之一。
　　大量國(guó)內(nèi)外的研究表明，微氣泡減阻技術(shù)可取得高達(dá)30%的減阻率。本文依托國(guó)家工信部項(xiàng)目《江海直達(dá)節(jié)能環(huán)保集裝箱示范船開(kāi)發(fā)》，以一艘江海直達(dá)節(jié)能示范船為研究對(duì)象，通過(guò)Fluent計(jì)算流體力學(xué)軟件多相流里的Mixture模型對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)比了噴氣與不噴氣狀態(tài)下船模的摩擦阻

3、力相對(duì)減阻率，分別討論了噴氣流量、夾角α（噴氣裝置與船長(zhǎng)方向的夾角）、來(lái)流速度、吃水深淺以及氣泡孔徑對(duì)減阻效果的影響。對(duì)比船模阻力試驗(yàn)，初步獲得以下結(jié)論：
　　1）在船底噴氣可以有效地降低船舶的摩擦阻力，減阻率可高達(dá)30%；
　　2）船舶的摩擦阻力相對(duì)減阻率隨噴氣量的增加而提高；
　　3）改變夾角α（噴氣裝置與船長(zhǎng)方向的夾角）可使氣泡逃逸點(diǎn)向船尾方向后移，隨著α（0°<α≤90°）的增大，氣泡容易橫向逃逸，造成減阻率降

4、低；
　　4）摩擦阻力相對(duì)減阻率隨來(lái)流速度的增加而增加，且這一趨勢(shì)在噴氣流量較低時(shí)表現(xiàn)得尤為明顯。噴氣流量較高時(shí)，來(lái)流速度增加，摩擦阻力相對(duì)減阻率變化不大；
　　5）吃水較淺時(shí)，容易獲得較高的摩擦阻力相對(duì)減阻率；吃水較深時(shí)，減阻效果變差；
　　6）氣泡孔徑D=10μm時(shí)減阻效果最好，D≥100μm時(shí)，減阻效果變差，且此時(shí)若氣泡孔徑繼續(xù)增大，摩擦阻力相對(duì)減阻率不會(huì)減少太多；
　　7）在船模進(jìn)行阻力試驗(yàn)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)