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运输船舶气泡润滑减阻技术研究

运输船舶气泡润滑减阻技术研究

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作者：徐琼霞武汉理工大学

学位级别：硕士

由于运输船舶的主机功率消耗主要用作克服船舶航行阻力,因此通过减小船舶航行阻力从而减少主机能耗向来是船舶工程领域一个重要的研究课题之一。运输船舶主要为中低速的肥大船型,在此类船型中流体粘性产生的摩擦阻力是船舶阻力的主要组... 详细信息

由于运输船舶的主机功率消耗主要用作克服船舶航行阻力,因此通过减小船舶航行阻力从而减少主机能耗向来是船舶工程领域一个重要的研究课题之一。运输船舶主要为中低速的肥大船型,在此类船型中流体粘性产生的摩擦阻力是船舶阻力的主要组成部分,因此减小摩擦阻力是减小航行阻力的一个有效方式。目前在减小摩擦阻力的几种方式中,综合减阻效果、减阻设施成本、应用难度以及对海洋环保的影响等各方面,微气泡减阻无疑是最为有效也是前景最为光明的一个方法。船舶采用微气泡减阻效果明显、前景广阔,迄今为止大量研究主要集中在模型试验与数值模拟方面。从已有的理论研究来看,微气泡减阻效果比较显著。根据相关文献资料报道,向湍流边界层中注入微气泡,壁面局部减阻可达80%-90%,整个平板减阻可达50%;船模总阻力减阻可达32%。本课题就是针对于一艘优良的江海直达型船舶的气泡减阻技术展开一系列相关研究,为运输船舶的气泡润滑减阻技术提供一定的理论依据。本文通过探讨喷气口数量、不同速度、不同吃水深度以及喷气口形式对减阻率的影响研究,初步获得以下结论： 1)对低速肥大型船,在船底喷气,能够使摩擦阻力减小9%—-17%左右;2)对低速肥大型船,在船底喷气能够使粘压阻力减小,最直观的理解是船底喷气改善了船底压力分布;3)同一喷气流量下,多级喷气(船首船中同时喷气)减阻效果好于单级喷气(仅仅在船首喷气)减阻效果;4)随着来流速度的增加,气体体积浓度在船底的分布也越集中,减阻率也相应增加;5)随着喷气流量的增加,减阻率也增加,因为喷气量的增加实际上就是增加了气体的体积浓度从而增加气体覆盖面;6)随着船舶吃水的增加,减阻率逐渐减小,这种减小的趋势在低速时表现得比较明显,而高速时表现得比较缓和;7)对深吃水低速肥大型船,较小的喷气流量减阻效果并不明显,要想获得理想的减阻效果,条件容许的情况下,需要增加喷气量。 8)相同速度、相同喷气流量下,喷气口位置和面积相同的缝喷比孔喷减阻效果好,但缝喷更容易达到饱和喷气流量。

关键词：低速肥大型运输船舶气泡减阻数值模拟

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