船首分水式推进器的水动力性能研究

摘要

本文所涉及的研究内容是一种新型船舶减阻节能装置“船首分水式推进器”,该课题是依托国家自然科学基金项目“船首分水式推进器的研究”而进行的。该装置布置于船体首部,有进水管道和出水管道,通过离心泵提供动力将船体首部的水通过进水口吸入,再从位于船首两侧的出水管道高速喷出,实现推进减阻节能的效果。
　　 本文应用Fluent软件对船首分水式推进器进行数值模拟计算,并对其进行模型试验,验证了数值计算的准确性。主要内容有:
　　 第一,采用LES方法对二维翼型进行数值计算,对大涡模拟方法进行数值验证,验证了该湍流模拟方法对水动力性能进行计算的有效性,之后总结现有资料,建立了两种船首分水式推进器的二维数学模型,针对这两种不同的数学模型,进行变参数,变尺度的数值研究。通过分析船体受力与船体周围的流场信息,探讨船首分水式推进器的减阻机理;
　　 第二,在二维数值计算的基础上,建立三维数学模型,应用VOF方法对其进行三维数值计算,分析船体受力,船体周围流场信息,以及自由液面的变化,进一步探讨船首分水式推进器的减阻机理,同时,与试验值进行对比,验证三维数值计算的正确性;
　　 第三,在数值计算的基础上,进行试验模型的设计与加工,在船模拖曳水池进行模型试验,验证船首分水式推进器的减阻效果。
　　 本文通过数值仿真与模型试验相结合的方法,对船首分水式推进器的减阻机理进行了深入研究,结果表明,该装置一定程度上可以起到推进、减阻、节能的效果。