涡尾船改型优化设计CFD与试验研究

摘要

随着燃油价格的上涨,船舶节能已经成为世界船舶界的重要研究课题,上世纪开始,船舶工作者致力于节能船型的研究,涡尾船型也由此产生。
　　通过多年的研究与发展,涡尾船已经发展成为具有成熟技术的高推进效率节能船型。本文通过对涡尾船的发展历史,船型特性,涡尾机理以及设计中应考虑的问题等各方面的探讨,并且总结了涡尾船提高推进效率的原因。
　　在传统的船舶设计与优化中,主要依靠经验与船模试验。随着计算机技术与CFD的快速发展,CFD方法已经广泛应用于船舶设计领域,并且在船舶流场模拟得到很好的应用并取得了很好的效果。本文试图在一条涡尾船的改型优化设计中,使用CFD方法模拟涡尾船的尾部流场,通过对比改型优化前后的船尾部流线、桨盘面处的轴向与周向速度分布,研究探讨改型优化的效果。并进行船模试验,通过流线试验、阻力试验、自航试验得到原型与改型准确的阻力与推进性能的数值,验证改型优化设计与数值计算的合理性。
　　结果表明,改型较原型节能效果显著,此次改型优化设计是成功的,数值计算结果也是合理的,将CFD方法引入涡尾优化设计中是可行的。

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1 绪论

1.1课题研究背景

1.2 CFD发展概况

1.3 CFD在船舶改型优化设计中的应用

1.4船型设计概况

1.5本文的主要工作

2 涡尾船型介绍与设计

2.1涡尾船的产生与发展

2.2涡尾船船型特点

2.3涡尾机理

2.4涡尾设计

2.5本文研究船型简介

2.6本章小结

3 船舶流场数值模拟理论分析

3.1引言

3.2控制方程

3.3湍流模型

3.4本章小结

4.1引言

4.2计算模型

4.3计算区域划分

4.4网格划分

4.5计算方法

4.6计算结果

4.7结果分析

4.8本章小结

5 涡尾改型设计试验研究

5.1试验模型与环境

5.2流线试验

5.3阻力试验

5.4螺旋桨敞水试验

5.5船模自航试验

5.6试验结果分析

5.7本章小结

6 全文总结与展望

6.1本文主要工作

6.2本文结论

6.3研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文目录