远洋营运船舶主机功率预测方法研究
发布时间：2023-05-13 17:16
航速优化是船舶智能能效管理最重要的手段之一,远洋船舶的主机功率预测对于航速优化具有重要意义,它是远洋船舶实现智能能效管理的重要理论基础,远洋船舶的主机功率预测取决于实船的阻力计算及预报。首先,本文通过查阅阻力预报、功率预测相关文献,确定使用CFD软件STAR-CCM+作为本文仿真计算工具。选取了目标船航线,根据欧洲中期天气预报中心对该航线的预报数据进行分析,确定所研究的海况。选取了与目标船类似船型的KVLCC2船,将其CFD计算结果与试验结果比对后吻合度较高,二者静水阻力误差在5%以内,升沉和纵倾误差在10%以内,验证了 CFD方法对该类型船舶阻力计算的可行性。其次,对目标船舶进行建模分析,计算得到了船舶在不同航速、不同海况下的静水阻力,并对静水阻力中的摩擦阻力和剩余阻力分别作了分析,得到不同波长船长比下的阻力时历曲线。对船舶在波浪中航行时的波浪增阻及风阻进行了计算。最终将各项阻力值汇总得到船舶在不同海况下以不同航速航行时的总阻力值。最后,对船舶推进系统的效率进行了分析,确定了各部分的效率值,结合计算所得的不同海况、不同航速下的阻力值对船舶主机功率进行了预测分析,给出各条件下的主机功率...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CFD发展研究现状
1.2.2 CFD在船舶领域的应用发展
1.2.3 船舶失速及功率预测研究现状
1.3 论文主要研究内容
第2章 船舶阻力及CFD计算理论
2.1 船舶阻力概念
2.1.1 船体阻力成因及分类
2.1.2 船舶阻力系数
2.2 兴波阻力与波浪增阻
2.2.1 兴波阻力
2.2.2 波浪增阻
2.3 CFD阻力计算基本理论
2.3.1 控制方程
2.3.2 有限体积法
2.3.3 离散网格
2.3.4 湍流数值模拟方法及模型
2.3.5 壁面处理,y+值
2.3.6 VOF波阻尼及DFBI基本原理
2.4 软件介绍及CFD求解流程
2.4.1 STAR-CCM+软件简介
2.4.2 CFD求解流程
第3章 基于KVLCC2的船舶阻力计算验证分析
3.1 船型参数
3.2 基于KVLCC2的静水阻力计算及验证分析
3.2.1 计算域及网格划分
3.2.2 边界条件
3.2.3 湍流模型
3.2.4 自由液面处理
3.2.5 计算收敛判定标准
3.2.6 KVLCC2船舶静水阻力数值计算结果分析验证
3.2.7 流场细节分析
3.3 基于KVLCC2的迎浪阻力计算及验证分析
3.3.1 计算状态分析
3.3.2 计算域及网格划分
3.3.3 CFD分析相关参数设置
3.4 KVLCC2船舶迎浪阻力数值计算结果分析验证
3.4.1 波形分析
3.4.2 阻力及航态变化分析
3.4.3 流场细节分析
3.5 本章小结
第4章 目标船阻力数值计算分析
4.1 船型参数及几何模型
4.2 目标船静水阻力计算分析
4.2.1 确定计算工况
4.2.2 计算相关设置
4.2.3 静水阻力计算结果
4.2.4 静水阻力计算流场细节
4.3 目标船迎浪阻力计算分析
4.3.1 确定计算工况
4.3.2 计算相关设置
4.3.3 迎浪阻力计算结果
4.3.4 迎浪阻力计算流场细节
4.4 本章小结
第5章 实船波浪中的主机功率预测分析
5.1 实船静水阻力换算
5.1.1 二因次阻力换算
5.1.2 阻力换算结果
5.2 不规则波迎浪增阻预报
5.2.1 不规则波迎浪增阻预报方法
5.2.2 不规则波阻力计算的相关假定
5.2.3 风阻的求解
5.2.4 不同波浪参数的增阻计算
5.2.5 船舶风浪中总阻力
5.3 船舶主机功率计算
5.3.1 螺旋桨敞水特性
5.3.2 船舶功率传递
5.3.3 船后收到功率估算方法
5.3.4 船后桨收到功率计算结果
5.4 预测结果与实际功率对比分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间公开发表的论文
致谢
作者简介
本文编号：3816229
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CFD发展研究现状
1.2.2 CFD在船舶领域的应用发展
1.2.3 船舶失速及功率预测研究现状
1.3 论文主要研究内容
第2章 船舶阻力及CFD计算理论
2.1 船舶阻力概念
2.1.1 船体阻力成因及分类
2.1.2 船舶阻力系数
2.2 兴波阻力与波浪增阻
2.2.1 兴波阻力
2.2.2 波浪增阻
2.3 CFD阻力计算基本理论
2.3.1 控制方程
2.3.2 有限体积法
2.3.3 离散网格
2.3.4 湍流数值模拟方法及模型
2.3.5 壁面处理,y+值
2.3.6 VOF波阻尼及DFBI基本原理
2.4 软件介绍及CFD求解流程
2.4.1 STAR-CCM+软件简介
2.4.2 CFD求解流程
第3章 基于KVLCC2的船舶阻力计算验证分析
3.1 船型参数
3.2 基于KVLCC2的静水阻力计算及验证分析
3.2.1 计算域及网格划分
3.2.2 边界条件
3.2.3 湍流模型
3.2.4 自由液面处理
3.2.5 计算收敛判定标准
3.2.6 KVLCC2船舶静水阻力数值计算结果分析验证
3.2.7 流场细节分析
3.3 基于KVLCC2的迎浪阻力计算及验证分析
3.3.1 计算状态分析
3.3.2 计算域及网格划分
3.3.3 CFD分析相关参数设置
3.4 KVLCC2船舶迎浪阻力数值计算结果分析验证
3.4.1 波形分析
3.4.2 阻力及航态变化分析
3.4.3 流场细节分析
3.5 本章小结
第4章 目标船阻力数值计算分析
4.1 船型参数及几何模型
4.2 目标船静水阻力计算分析
4.2.1 确定计算工况
4.2.2 计算相关设置
4.2.3 静水阻力计算结果
4.2.4 静水阻力计算流场细节
4.3 目标船迎浪阻力计算分析
4.3.1 确定计算工况
4.3.2 计算相关设置
4.3.3 迎浪阻力计算结果
4.3.4 迎浪阻力计算流场细节
4.4 本章小结
第5章 实船波浪中的主机功率预测分析
5.1 实船静水阻力换算
5.1.1 二因次阻力换算
5.1.2 阻力换算结果
5.2 不规则波迎浪增阻预报
5.2.1 不规则波迎浪增阻预报方法
5.2.2 不规则波阻力计算的相关假定
5.2.3 风阻的求解
5.2.4 不同波浪参数的增阻计算
5.2.5 船舶风浪中总阻力
5.3 船舶主机功率计算
5.3.1 螺旋桨敞水特性
5.3.2 船舶功率传递
5.3.3 船后收到功率估算方法
5.3.4 船后桨收到功率计算结果
5.4 预测结果与实际功率对比分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间公开发表的论文
致谢
作者简介
本文编号：3816229
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