扭曲舵节能效果数值研究

作     者：付翯翯 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹早建

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：扭曲舵 节能效果 水动力 计算流体动力学 船-桨-舵系统 数值预报 

摘      要：由于环境破坏和资源消耗日益加剧,节能成为社会的迫切需要。扭曲舵是一种新型的船舶附体节能装置,如果采用合理的设计方式,可以使舵表面的空泡降低,并能提高船舶的推进性能,以达到一定的节能效果。本学位论文采用基于RANS方程求解的数值方法,以扭曲舵为研究对象,进行了敞水舵、桨后舵和船-桨-舵三种不同系统的水动力数值研究,其中螺旋桨使用滑移网格技术,湍流现象采用RNG k-ε模型处理。通过对上述三种不同系统的数值模拟,分析了舵表面压力、不同舵高处截面压力分布和不同舵角下的升力和阻力变化,对比了扭曲舵与常规舵的水动力性能。考虑螺旋桨尾部流场的影响,以提高舵效为目的设计了扭曲舵,通过桨-舵系统和船-桨-舵系统的数值计算得到船舶自航因子,验证了所设计的扭曲舵具有一定的节能效果。本学位论文采用的数值方法能够较为合理地模拟不可压粘性流场,研究扭曲舵的水动力性能以及螺旋桨对扭曲舵的影响,对于扭曲舵的设计具有一定的参考价值。同时,文中带扭曲舵的船舶自航因子预报也为船舶设计人员提供了一定的参考。