基于粘流阻力数值计算的肥大型船尾部线型优化方法研究
Study on Hydrodynamic Optimization of Full-formed Ship Afterbody Based on Numerical Calculation of Viscous Flow
肥大型船在当今运输船型中占有相当大的比例,开展肥大型船的线型研究具有重要的意义,本文的研究对象即为肥大型船的尾部线型。对普通单桨船,由于尾部线型对推进效率的影响比对阻力的影响大得多,尾部线型设计在关注阻力的同时,更多的是追求如何为螺旋桨设计提供一个良好的输入条件,进而提高推进效率。与U形尾及V形尾设计相比,设计优良的球尾可以使螺旋桨盘面处周向伴流分布较均匀,并可减小推力减额,从而既提高了推进效率,又可以减少螺旋桨激振力,改善尾部振动。但由于球尾的控制参数较多,尾部横剖线又有多种形状,球尾与横剖线可以有多种过渡组合,带球尾的尾部线型设计并不轻松。数值计算已成为船体线型优化必不可少的手段。对于粘性起主导作用的船舶尾流场,必须采用粘流计算,其中雷诺平均N-S方程方法(即RANS方法)最常见,通过构造适当的湍流模式,RANS方法已成功解决了大量工程实际问题。PARNASSOS即是一种以RANS方法为核心、主要求解船舶尾流及伴流场的粘流计算软件,其突出特点是在保证一定计算精度的前提下有着非常快的计算速度,并且可用于实船尺度下的计算。为了研究尾部线型对肥大型船尾部流场的影响,本文选取了两艘散货船、一艘油船作为母型船,系列变化其尾部线型,线型的调整既包括对尾部横剖线整体的调整,也包括对球尾及其外围线型的单独考虑,另外还研究了中纵剖线形状的影响。计算在结构吃水的对应航速下进行,对模型尺度和实船尺度都进行了计算。最后对计算结果从粘性阻力和伴流质量两方面进行了分析和总结,力求掌握减小肥大型船的粘性阻力和改善伴流场分布的线型优化方向,以指导工程实际,更好地为船舶总体设计服务。
- 作者：
- 曲宁宁
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 杨葆和；金强
- 中图分类号：
- U663.5
- 关键词：
- 肥大型船；粘性阻力；伴流场；尾部优化；实船计算
- Full-formed ship；Viscous resistance；Wake field；Optimization of afterbody；Full-scale calculation