基于船舶尾部变形的船尾伴流场尺度效应研究

摘要

随着新船能效设计指数EEDI的提出，船舶在节能方面的需求也在逐渐提高，而船尾伴流场的研究，对于船舶节能与推进性能的提高则发挥着至关重要的作用。特别是船尾伴流场尺度效应的存在给螺旋桨的设计和性能预报都带来了极大的困扰，研究尺度效应的特性，进而修正尺度效应的误差一直是船舶流体动力学的研究热点。
　　本文以数值计算的方法为主要研究手段，对六个不同尺度的KCS船舶模型，进行了船尾伴流场的数值预报，通过比较分析，研究尺度效应对尾部伴流场产生的具体影响，而后探讨了船舶尾部收缩变形对伴流场的影响，利用反向设计的原理和智能假体模型（Smart DummyModel，简称SDM）的概念，确定了模型尾部发生变形后与实尺度船舶伴流场十分接近的变形方案。并在此变形规律基础上，对另一艘5100TEU集装箱船模进行了适用性方面的讨论。另一方面，对具有修正伴流场尺度效应的SDM变形方案和未做变形的KCS模型利用粒子图像测速仪（PIV）进行流场测量及分析，并将测量结果与数值模拟结果进行对比，利用试验的结果验证数值模拟的准确性。基于船尾变形的伴流场尺度效应修正，为船模标称伴流场测量试验修正由于尺度效应产生差异提供了一种新的修正思路，也为修正尺度效应影响的SDM螺旋桨激振力试验和SDM自航试验的研究，做了很好的铺垫。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3伴流尺度效应及修正方法

1.4 Friendship软件介绍[47]

1.5 论文主要研究内容

第2章 标称伴流场的数值模拟

2.1 伴流的基础知识[49]

2.2 模型的数值计算

2.3 数值结果准确性验证

2.4 网格无关性验证

2.5 本章小结

第3章 标称伴流场的尺度效应分析

3.1 计算对象及主要参数

3.2 网格划分

3.3 计算结果分析

3.4 本章小结

第4章 基于船尾变形的尺度效应修正方法研究

4.1 概述

4.2局部参数化变形方法

4.3变形方案与变形效果

4.4变形方法的适用性

4.5 本章小结

第5章 基于PIV的船尾伴流场测量试验

5.1概述

5.2 试验设备及试验模型

5.3 船舶尾部伴流场PIV测量试验过程

5.4 PIV流场测量结果及分析

5.5 阻力性能分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢