船舶陀螺减摇器减摇性能的全系统数值仿真研究

摘要

陀螺减摇器通过高速旋转的转子所产生的一个与船舶摇摆方向相反的反作用力矩而产生减摇效果.目前,对陀螺减摇器的研究通常只涉及到陀螺与船舶的相互作用,不能全面阐明陀螺减摇器对波浪中船舶的真实减摇效果.文中采用理论分析方法对陀螺减摇器的工作机理进行了分析,结果表明船舶在一定的装载状况和工况下,其横摇幅值只与波浪激励力矩和陀螺转子的动量矩有关.采用STAR-CCM+软件,建立了基于三维数值波浪水槽技术的陀螺减摇器-船舶-波浪的全系统流体力学模型,对应用于某拖船上的陀螺减摇器进行数值仿真研究.仿真结果表明:陀螺减摇器在多种工况下均具有显著的减摇效果,减摇率受到陀螺减摇器工作参数、海况参数等因素的影响;在转子转速较高,有义波高、周期及浪向角较小的工况下,陀螺减摇器具有更高的减摇率.