Magnus旋转式船舶节能装置特性分析

摘要

[目的]船舶助力航行设施可降低航运成本,提高经济效益,一定程度上还可改善海洋环境.基于Magnus效应原理,通过数值模拟方法,研究一种船舶助力航行设施(旋筒风帆)在风场中的力学性能.[方法]分析风帆推力、横向力,以及旋筒所需驱动扭矩随旋筒的转速、风速、风向角的变化规律,并以一艘安装有旋筒风帆的散货轮为对象,评估其节能效果.[结果]结果表明:风帆产生的推力和横向力随风速及旋筒转速的增加而增大;当风向角为90°时,节能效果最好,但推力在到达峰值后会逐渐减小,风帆节能效果随风向角变化;驱动旋筒旋转会消耗功率,在产生推力的同时也会产生使船舶偏航的横向力.[结论]研究结果可为船舶旋筒风帆优化设计提供一定的技术支持.