本文關鍵詞：噴水推進三體船阻力性能及流道優(yōu)化研究

  更多相關文章： 三體船 噴水推進 計算流體力學 參數(shù)化設計 船舶阻力

【摘要】：三體船是近20年國際上所重點研究的高性能船舶之一,已經(jīng)在諸多領域有著廣泛的應用,由于三體船航速較高,大多數(shù)三體船采用了噴水推進的方式,噴水推進器將水從船底吸入再從船尾加速噴出所產(chǎn)生的反向推力使船舶行進,由于其優(yōu)良的推進性能以及良好的抗空化能力,成為了大多數(shù)高速船舶和軍艦的主要推進方式。而如何提高噴水推進裝置效率也成為研究機構的重點研究對象,由于它的結構比螺旋槳復雜,影響推進效率的因素較多并相互制約,因此設計和選取噴水推進裝置的相關參數(shù)也是噴水推進研究領域的難點之一。本文以采用噴水推進的120米三體鋁合金高速船為研究對象,主要研究工作如下：1.介紹了三體船和噴水推進的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,論述了噴水推進系統(tǒng)的基本結構和相關理論；2.建立120米三體鋁合金高速船和噴水推進裝置的3D模型,運用CFD軟件對三體船裸船體和加裝噴水裝置的船體進行流場分析和阻力預報,得到不同航速下的船舶阻力,計算出各個航速下的所需流量Q,分析阻力增加的原因；3.利用參數(shù)化建模的方法,改變噴水推進的設計參數(shù),設計出7種不同的流道優(yōu)化方案。4.用所得到的三體船有效功率作為噴水推進裝置的有效功率來確定噴水推進裝置的相關邊界條件,建立水泵葉輪和導葉模型,選取不同的轉速,利用MRF滑移網(wǎng)格模型,對不同方案的噴水推進裝置進行數(shù)值計算,探究裝置內(nèi)的流場變化,繪制了不同航速下的自航噴口流量曲線,分析水泵內(nèi)的流場特性和影響推進效率的因素。通過以上研究內(nèi)容,本文較深入的研究了噴水推進裝置推進特性和影響效率的相關因素,對120米三體鋁合金高速船的噴水推進裝置選型提供了依據(jù)和建議。
【關鍵詞】：三體船 噴水推進 計算流體力學 參數(shù)化設計 船舶阻力
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661;U674.951
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 三體船的發(fā)展與研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 噴水推進裝置的特點10-12
• 1.4 噴水推進裝置在國外的發(fā)展和研究現(xiàn)狀12-18
• 1.4.1 國外主要噴水推進制造商13-15
• 1.4.2 國外噴水推進的研究進展15-18
• 1.5 噴水推進在國內(nèi)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀18-20
• 第2章 基本理論及控制方程20-30
• 2.1 計算流體力學的基本概念20-22
• 2.1.1 CFD計算流程20-21
• 2.1.2 計算流體的基本控制方程21-22
• 2.2 控制方程的離散化22-23
• 2.3 湍流模型的選取23-25
• 2.3.1 標準k-ε模型23-24
• 2.3.2 Realizable k-ε模型24-25
• 2.3.3 RNG k-ε模型25
• 2.4 近壁面模型25-27
• 2.5 計算方法的選取27-29
• 2.5.1 耦合求解法28
• 2.5.2 分離求解法28-29
• 2.5.3 SIMPLE求解算法29
• 2.5.4 PISO算法29
• 2.6 本章小結29-30
• 第3章 噴水推進30-41
• 3.1 概述30
• 3.2 噴水推進基本理論和方程30-35
• 3.2.1 噴水推進的效率30-31
• 3.2.2 三種噴水推進理論及其表達式31-35
• 3.3 噴水推進系統(tǒng)和與船體的相互作用35-36
• 3.4 噴水推進泵36-37
• 3.5 噴水推進主要參數(shù)的選擇37-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第4章 三體船流場計算和阻力預報41-61
• 4.1 三體船數(shù)學模型的建立41-46
• 4.1.1 三體船數(shù)學模型和計算域的建立和劃分41-44
• 4.1.2 網(wǎng)格的劃分44-46
• 4.1.3 邊界條件的設置46
• 4.2 裸船體阻力計算和噴口相關參數(shù)確定46-51
• 4.2.1 裸船體阻力計算46-48
• 4.2.2 噴口布置和半徑的確定48-51
• 4.3 帶有噴水推進器的三體船流場阻力計算和分析51-59
• 4.4 三體船阻力預報59-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第5章 噴水推進泵流場數(shù)值模擬研究61-81
• 5.1 噴水推進的參數(shù)化建模及流道優(yōu)化方案設計61-65
• 5.1.1 噴水推進器的二維模型61-63
• 5.1.2 流道設計方案63-65
• 5.2 流道和葉輪的數(shù)學模型建立65-67
• 5.2.1 流道模型的建立65
• 5.2.2 泵體模型的建立65-66
• 5.2.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件設置66-67
• 5.3 推進泵流場計算結果及分析67-79
• 5.3.1 進口流道型線變化對流量的影響67-68
• 5.3.2 唇部型線變化對進水處流場的影響68-72
• 5.3.3 斜坡型線變化對進水處流場的影響72-74
• 5.3.4 不同方案的流道壓力場分析74-76
• 5.3.5 葉片表面壓力場分析76-79
• 5.4 本章小結79-81
• 結論與展望81-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文86-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳梵,陳昕;噴水推進裝置及其在艦艇上的應用[J];海軍工程大學學報;2003年06期

2 孔慶福,吳家明,賈野,陳國鈞;艦船噴水推進技術研究[J];艦船科學技術;2004年03期

3 劉柱,孟凡立;船舶噴水推進技術發(fā)展[J];航海技術;2004年04期

4 敖晨陽,潘正,陳華清,劉強;基于MATLAB/SIMULINK的船舶噴水推進仿真研究[J];船舶工程;2004年06期

5 劉柱 ,孟凡立;船舶噴水推進技術發(fā)展[J];水路運輸文摘;2004年11期

6 孔慶福;吳家明;曾凡明;;船舶噴水推進系統(tǒng)數(shù)學建模及仿真研究[J];船舶工程;2006年02期

7 劉承江;王永生;丁江明;;噴水推進研究綜述[J];船舶工程;2006年04期

8 劉承江;王永生;丁江明;孫存樓;;現(xiàn)代噴水推進裝置的演變[J];艦船科學技術;2006年04期

9 孔慶福;吳家明;余光富;曾凡明;;噴水推進型艦船回轉工況動態(tài)仿真研究[J];計算機仿真;2006年08期

10 丁江明;王永生;劉承江;孫存樓;;噴水推進在現(xiàn)代艦艇的應用分析[J];艦船科學技術;2006年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王長濤;王延房;;噴水推進推力產(chǎn)生機理分析及仿真研究[A];創(chuàng)新沈陽文集（A）[C];2009年

2 丁江明;;船舶噴水推進技術國內(nèi)外研究與應用現(xiàn)狀[A];2013年船舶水動力學學術會議論文集[C];2013年

3 吳恭興;鄒勁;萬磊;孫寒冰;;噴水推進無人艇的基礎運動控制系統(tǒng)設計(英文)[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第八分冊）[控制理論與應用（�？[C];2009年

4 何杰;王永生;;噴水推進泵空化預測原理和方法的研究[A];中國造船工程學會修船技術學術委員會船舶維修理論與應用論文集第八集（2005—2006年度）[C];2006年

5 蔡進發(fā);;二相噴水推進系統(tǒng)推進性能之研究(英文)[A];第二十一屆全國水動力學研討會暨第八屆全國水動力學學術會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學研討會文集[C];2008年

6 高紅;葉方明;林萬來;;噴水推進泵的CFD研究[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學術年會論文集[C];2004年

7 由丹丹;廖煜雷;董早鵬;;噴水推進無人艇航向的魯棒S面控制方法[A];2013年中國智能自動化學術會議論文集（第四分冊）[C];2013年

8 吳恭興;鄒勁;萬磊;;基于仿大腦模型的無人艇自主駕控系統(tǒng)設計[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第二分冊）[C];2009年

9 周偉新;;第25屆ITTC推進委員會工作概要[A];2008年船舶水動力學學術會議暨中國船舶學術界進入ITTC30周年紀念會論文集[C];2008年

10 程光明;李欣欣;曾平;方科;楊志剛;;壓電噴流泵初步研究[A];第二屆全國壓電和聲波理論及器件技術研討會摘要集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 張銀炎 通訊員 周丙輝;七○八所實現(xiàn)噴水推進裝置產(chǎn)業(yè)化[N];中國船舶報;2007年

2 記者 趙慧;打造國產(chǎn)噴水推進裝置自主品牌[N];中國船舶報;2005年

3 柳鶯;羅·羅接獲噴水推進系統(tǒng)訂單[N];中國船舶報;2008年

4 記者 張銀炎 通訊員 韓龍;七○八所噴水推進系統(tǒng)挺進海工領域[N];中國船舶報;2010年

5 ;印噴水推進攻擊艇達世界水平[N];世界報;2009年

6 兆一;英國研發(fā)高效混合型噴水推進系統(tǒng)[N];中國船舶報;2004年

7 記者 張銀炎 特約記者 周丙輝;七○八所:積極推進噴推系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化[N];中國船舶報;2009年

8 趙東　張偉祥;海裝上海局某部新型高速艦載艇研制成功[N];解放軍報;2009年

9 記者 張銀炎 特約記者 周丙輝;國產(chǎn)噴水推進控制系統(tǒng)將首次裝船[N];中國船舶報;2010年

10 通訊員 韓龍;七○八所民品經(jīng)營獲新突破[N];中國船舶報;2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 曾薄文;噴水推進水面無人艇的非線性控制方法研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

2 湯方平;噴水推進軸流泵設計及紊流數(shù)值分析[D];上海交通大學;2007年

3 高雙;噴水推進船舶的航向/航速控制研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

4 陳瑤;小型球形潛水器噴水推進系統(tǒng)設計及數(shù)值分析[D];哈爾濱工程大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鈕會武;噴水推進裝置及其控制技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

2 李坤;噴水推進系統(tǒng)主機加速性能仿真研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

3 李臣;噴水推進軸流泵水力設計及性能仿真[D];大連海事大學;2015年

4 陳運騰;可全向回轉軸流噴水推進泵關鍵技術研究[D];浙江大學;2015年

5 吳玉瑋;某游艇噴水推進系統(tǒng)設計及性能分析[D];江蘇科技大學;2015年

6 胡海鵬;微型噴水推進泵水力特性的研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

7 金夢顯;噴水推進三體船阻力性能及流道優(yōu)化研究[D];大連海事大學;2016年

8 姜華;某船噴水推進裝置配置及其監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];上海交通大學;2008年

9 胡新生;噴水推進泵葉型優(yōu)化汽蝕抑制技術研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

10 王嘉寧;噴水推進泵抗汽蝕技術及葉型優(yōu)化設計[D];哈爾濱工程大學;2009年

，

本文編號：901257