【摘 要】
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船舶在如今的运输行业中占据重要地位,船舶的推进效率以及其营运成本是国内外关注的重点。船体的主要动力来源是船体的螺旋桨,螺旋桨与船体之间匹配程度的高低对于船体的快速性和经济性有着重要影响;吊舱推进器是一种新型的船体推进系统,其设计的优良性对船体操纵性和航行性能都有显著的提升,在船舶的推进领域的关注度越来越高。因此对船和吊舱推进器耦合下的船体性能和吊舱推进器水动力性能进行深入的研究对船舶的设计和发展有
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船舶在如今的运输行业中占据重要地位,船舶的推进效率以及其营运成本是国内外关注的重点。船体的主要动力来源是船体的螺旋桨,螺旋桨与船体之间匹配程度的高低对于船体的快速性和经济性有着重要影响;吊舱推进器是一种新型的船体推进系统,其设计的优良性对船体操纵性和航行性能都有显著的提升,在船舶的推进领域的关注度越来越高。因此对船和吊舱推进器耦合下的船体性能和吊舱推进器水动力性能进行深入的研究对船舶的设计和发展有重要意义。本文以FINE/Marine作为计算软件,采用滑移网格和实体建模的方法,对布缆船进行了阻力计算以及吊舱推进器的敞水性能计算。采用数值计算的方法,对船体在吊舱推进器推进下的自航和回转运动进行了计算。对船体和吊舱推进器耦合下的自航和回转流场进行了分析。本文的主要工作如下:(1)对于国内外关于船体阻力、吊舱螺旋桨水动力性能、船桨耦合、船舶自航运动以及船桨耦合回转的发展状况进行了回顾和总结,明确了吊舱推进器与船体耦合水动力及运动响应特性研究的方法和步骤。(2)本文采用了计算流体软件FINE/Marine对于模型船DTMB 5415进行船体阻力的计算,并将计算结果进行无因次换算后与实验值进行对比。整体误差小于5%。验证了计算船舶阻力数值计算方法的准确性。在此基础上,利用数值方法对布缆船进行船舶阻力性能的计算。研究布缆船在裸船体时船行波的变化情况。(3)计算吊舱推进器的敞水性能时,对各进速系数下的吊舱推进器水动力性能进行了计算并绘制敞水特性曲线,分析了吊舱推进器的水动力特性以及吊舱推进器在不同进速系数时吊舱和螺旋桨表面的压力分布变化情况。(4)利用FINE/Marine对于船吊舱耦合下的自航性能进行计算,完成了转速从3.33 r/s~4.83 r/s多种工况下的船体和吊舱推进器耦合下自航数值计算,分析船体从静止到稳定自航整个过程的船体阻力、吊舱推进器的推力以及力矩的变化,对船吊舱耦合下的自航流场进行了详细分析。(5)进行了吊舱推进器回转角度为10°、20°的两种情况下的船体和吊舱推进器耦合回转的数值计算,绘制了不同旋转角度下的船体在x和y方向的速度、合力和力矩的变化趋势。完整的模拟了从螺旋桨开始转动到船体进入定常回转的整个过程,绘制了对应的船体回转曲线。对船体和吊舱推进器耦合下的流场进行分析。
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