四槳兩舵船舶螺旋槳不同工況下水動力性能及船體操縱性研究.pdf

1、近年來，各國都積極投入對操縱運(yùn)動船舶水動力性能的研究，目的在于不斷提高船舶操縱性預(yù)報的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)真正意義上的對船舶運(yùn)動的仿真模擬。船舶的水動力性能研究計算對準(zhǔn)確預(yù)報船舶的操縱性能起著至關(guān)重要的作用。 本文運(yùn)用CFD軟件計算了螺旋槳的敞水性能，得出了不同進(jìn)速系數(shù)下螺旋槳的推力系數(shù)KT，扭矩系數(shù)KQ，并與試驗值進(jìn)行對比。結(jié)果表明CFD計算敞水螺旋槳的水動力性能是可行的。 分別利用FLUENT和卡耳瑪科夫兩種計算方法，計算了

2、敞水中螺旋槳被鎖定時的水動力性能。得出不同進(jìn)速下螺旋槳鎖定時的阻力分布以及橫向力分布。運(yùn)用剛體轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性的原理，計算了敞水條件下螺旋槳自由旋轉(zhuǎn)時的水動力性能。給出了不同進(jìn)速下螺旋槳受到的阻力值以及臨界轉(zhuǎn)速。計算結(jié)果表明隨著進(jìn)速V的增大，自由旋轉(zhuǎn)的螺旋槳達(dá)到臨界狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速N也不斷增加。同時臨界軸向力逐漸增加并表現(xiàn)為阻力，螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向與正常槳一致。計算了考慮船尾伴流影響后內(nèi)槳鎖定或外槳鎖定，以及內(nèi)槳自由旋轉(zhuǎn)或外槳自由旋轉(zhuǎn)時所受到的作用力

3、。比較了FLUENT和卡耳瑪科夫兩種方法的計算結(jié)果。 本文利用標(biāo)準(zhǔn)K—ε湍流模型計算了具有自由表面的粘性繞流場。計算不同航速下的船舶所受的阻力值，并與試驗值比較，通過分析發(fā)現(xiàn)：在低速時，計算值比試驗值要大，而在高速時CFD計算值偏小。但總的來說兩者差別不大。計算阻力曲線和試驗阻力曲線的變化趨勢基本一致，能較好地反映出船體的阻力性能。驗證了CFD模擬帶自由液面船體的粘性流場是可行的。 在前一章的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了船體周圍以

4、及螺旋槳內(nèi)槳及外槳盤面處的伴流分布，模擬了船體尾部槳盤面處的伴流場。分別計算了裸船體和附體船槳盤面處的三向速度比隨角度變化的分布情況；計算了三向平均速度比沿徑向的分布情況。計算了平均軸向，切向以及徑向速度比隨Fr數(shù)的變化情況，發(fā)現(xiàn)隨著Fr的增大，船舶內(nèi)外槳盤面處的平均軸向速度比增加。說明航速V的變化對船尾伴流分布是有影響的。 建立了船舶操縱性運(yùn)動模型。建模時，分別考慮了作用在船體，槳，舵上的力和力矩以及三者之間的相互干涉。利用前