【摘 要】
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由于微气泡能够有效减小固体壁面与其它介质之间的摩擦阻力,越来越多的学者开始投入到这项研究之中。如果把微气泡减阻技术应用到船舶上,在船舶底部喷射微气泡,使与船舶底部接触
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由于微气泡能够有效减小固体壁面与其它介质之间的摩擦阻力,越来越多的学者开始投入到这项研究之中。如果把微气泡减阻技术应用到船舶上,在船舶底部喷射微气泡,使与船舶底部接触的水变成水与微气泡的混合液,形成一薄层气膜紧贴在船底表面,就可以达到提高航速或航速不变减小主机功率的节能目的。 本文首先对微气泡减阻机理进行了理论分析。对单个微气泡的受力情况进行了剖析,从而得出影响微气泡减阻的主要因素;由于微气泡的运动总是以成群的状态出现,这种运动与单个微气泡的运动又有所不同,因此,本文对这方面的内容也做了初步的研究,以更多的了解减阻过程中的主导因素。 在试验研究部分中,根据试验水池的不同,设计了两种模型——小比尺模型和大比尺模型,并分别对其可行性进行了分析。对于微气泡产生装置,考虑到实用及创新等因素,采用了多孔硅材料板。此外,在小比尺模型试验中,还提供了一种断阶喷气试验设计方案,在大比尺模型试验中,采用了首中部同时喷气的方法,这些都是本文试验的创新之处。 针对以上所设计的试验方案进行了不同速度、不同喷气量及不同吃水等情况下的微气泡减阻试验。结果表明:减阻率的变化与水流速度、喷气量、船模的吃水,以及有无压浪板有关。当喷气量一定时,水流速度增大,减阻率提高;喷气量与减阻率之间的关系比较复杂,速度一定时,如果喷气量较小,减阻效果就比较差,但当喷气量增大的话,喷射出的气体就会形成一个“拱度”,增加了船模的形状阻力,在这种情况下最好采取断阶喷气,把气体引入到湍流边界层中,在这种情况下,船模的形状阻力比较大;船模的吃水对减阻率也有一定的影响,主要表现在波浪大小上,如果吃水较深,波浪影响不到微气泡层的分布,对减阻率不会造成太大影响,如果吃水较浅,波浪就会影响到微气泡层在船模底部的覆盖情况,可能会有部分微气泡从船模两侧泄漏,这样就直接影响到了减阻效果;是否安装压浪板,对减阻率也有较大的影响,从试验结果可以看出,在船模尾部加设了压浪板时,减阻效果明显得到改善。 本文没有太多考虑多孔材料板孔径大小对减阻效果的影响,这方面的内容还有待进一步研究。
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