桨后舵球鳍组合节能装置理论研究

摘要

本文主要对一种简易的组合节能装置——舵球鳍进行了研究。随着燃油价格的不断上涨,各国加快了船舶节能技术研究的步伐。水动力附加节能装置因成本较低,安装简便等优点,在实际应用中已取得明显的效益。为了进一步提高水动力附加节能装置的节能效果,组合节能装置应运而生。
　　 本文介绍了基于面元法的螺旋桨、三维舵的定常水动力性能以及它们的诱导速度场的计算方法,通过诱导速度迭代计算了均匀流中螺旋桨与舵的定常干扰问题。并将该方法拓展应用于桨-舵-舵球系统,对其水动力性能进行了数值模拟。数值计算结果与试验结果的比较证明了本文的理论计算方法的有效性。在此基础上,进一步在舵球上加装整流鳍,计算了桨-舵-舵球-鳍系统的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(如舵球尺寸,鳍片尺寸和鳍片安装角度)进行了变尺度计算与分析。理论研究表明:舵球鳍较舵球节能效果为佳;舵球尺寸和鳍片尺寸对舵球鳍节能效果的影响显著;鳍片安装角度对节能效果影响较少;安装于舵前的鳍不但能提供附加推力,还具有一定的整流效果;当舵和鳍上产生的总的附加推力最大时,舵球鳍的节能效果最佳。