桨后节能舵球的水动力性能分析

【摘要】： 在现今世界,对于长距离、大宗货物的运输——船舶运输仍占据主要地位。但是随着世界范围内的能源紧缺问题的出现,特别是燃油价格的不断上涨,对船舶节能的研究也变得越来越迫切。对螺旋桨后尾流所带走的能量的回收,现在已成为船舶节能研究方面的重要内容。本文对一种投资少、安装方便的船舶节能附体——舵球进行了理论研究,并且对加装了舵球的桨舵系统进行了水动力性能计算。具体内容有如下几个方面： 首先介绍了基于面元法理论的螺旋桨、舵和螺旋桨尾流场的水动力性能计算方法。然后通过速度的迭代计算来建立桨舵干扰的计算模型,运用以上的理论方法对桨舵干扰的水动力性能进行理论计算。在此基础上,在桨舵干扰计算模型中加装舵球并对此进行水动力性能计算。经与实验值比较,本文的桨舵干扰理论计算以及桨-舵-舵球系统的水动力计算结果具有较高的准确性和可靠性。由于在实际流场中尾涡存在衰减的现象,在速度迭代的计算中考虑了螺旋桨尾涡衰减的影响并与先前的未考虑尾涡衰减影响的计算进行了比较。与此同时,还改变了舵球的大小尺寸对桨-舵-舵球系统进行了水动力性能计算,并且讨论了舵球尺寸对节能效果的影响。 【关键词】：节能 螺旋桨 面元法 舵球
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 船舶节能技术研究现状9-15
• 1.2.1 补偿导管节能技术10-11
• 1.2.2 舵球节能技术11-12
• 1.2.3 舵附推力鳍节能技术12-13
• 1.2.4 桨后自由旋转助推叶轮节能技术13-14
• 1.2.5 桨前导流鳍节能技术14-15
• 1.3 桨舵以及其附体干扰的理论研究15-17
• 1.4 本文的主要工作内容17-18
• 第2章 定常面元法理论18-23
• 2.1 面元法概述18-19
• 2.2 格林公式19-21
• 2.3 解有升力问题的面元法21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 基于面元法理论的螺旋桨和舵的定常水动力计算23-39
• 3.1 螺旋桨定常水动力性能计算模型23-32
• 3.1.1 螺旋桨的几何形状23-25
• 3.1.2 面元网格的划分25-27
• 3.1.3 积分方程数值离散27-30
• 3.1.4 数值计算中的几个问题30-31
• 3.1.5 螺旋桨定常面元法的计算比较31-32
• 3.2 舵的定常水动力计算模型32-34
• 3.3 应用面元法计算诱导速度场34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 基于定常面元法理论的桨-舵和桨-舵-舵球系统的水动力计算39-60
• 4.1 桨-舵系统的理论计算39-44
• 4.1.1 计算模型39-40
• 4.1.2 理论计算40-42
• 4.1.3 计算结果及分析42-44
• 4.2 桨-舵-舵球系统的理论计算44-49
• 4.2.1 计算模型44-46
• 4.2.2 计算结果及分析46-49
• 4.3 计入尾涡衰减的理论计算49-53
• 4.3.1 计入尾涡衰减的桨-舵干扰计算50-51
• 4.3.2 计入尾涡衰减的桨-舵和舵球系统的计算51-53
• 4.4 改变舵球尺度计算结果53-58
• 4.4.1 计算算例153-54
• 4.4.2 计算算例254-58
• 4.5 本章小结58-60
• 结论60-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果68-69
• 致谢69

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