消防船及其螺旋桨水动力性能研究

发布时间：2023-05-27 02:22

　　消防船为用于进行水上消防作业的船舶统称,不仅要对水上失火船舶进行灭火救助,还需对港口、油库等沿岸设施进行救援工作。在事故发生时消防船需尽快赶到现场进行救援,并需要应对火势不断改变操纵状态,因此消防船对快速性和操纵性要求较高。研究消防船水动力性能不能仅从船舶本身考虑,还需充分考虑船舶及其螺旋桨相互作用时的性能,船舶及其螺旋桨的相互作用会影响船舶快速性与操纵性。随着计算机技术以及CFD方法的不断发展,基于CFD方法对船舶水动力性能的数值模拟结果得到了大量验证,但数值分析所用船模多是KCS以及KVLCC等标准船模,本文基于CFD方法对大连2号消防船及其螺旋桨快速性以及操纵性等水动力性能进行研究。本文以大连2号消防船及其MAU型5叶螺旋桨作为研究对象,使用Catia软件对消防船船体和及其螺旋桨进行三维建模后,利用Star-CCM+软件基于RANS方程求解方法对船舶及其螺旋桨进行水动力性能分析,在数值计算过程中,使用Realizable k-ε湍流模型模拟粘性流体流动、VOF方法模拟自由液面以及滑移网格法模拟螺旋桨旋转运动。首先完成对大消2号消防船单船的阻力预报以及螺旋桨敞水性能分析,在此基础上...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本论文的研究内容
2 数值计算基本理论和方法
    2.1 CFD技术介绍
    2.2 流体动力学基本方程
        2.2.1 连续性方程
        2.2.2 动量方程
        2.2.3 能量方程
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 自由液面模拟
        2.3.3 网格划分方法
        2.3.4 旋转运动模拟方法
    2.4 本章小结
3 单船阻力以及螺旋桨敞水性能
    3.1 大消2号消防船阻力试验
        3.1.1 试验概述
        3.1.2 试验数据处理
        3.1.3 静水阻力试验结果
    3.2 大消2号消防船阻力预报
        3.2.1 大消2号消防船建模
        3.2.2 流域设置以及网格划分
        3.2.3 边界条件及初始条件设定
        3.2.4 数值计算结果
    3.3 螺旋桨敞水性能分析
        3.3.1 螺旋桨建模
        3.3.2 螺旋桨相似定律
        3.3.3 流域设置及网格划分
        3.3.4 边界条件的设置
        3.3.5 数值计算结果
    3.4 本章小结
4 消防船自航因子分析
    4.1 船舶自航试验
    4.2 自航性能数值分析
        4.2.1 船桨计算工况
        4.2.2 流域设置及网格划分
    4.3 数值分析结果
    4.4 本章小结
5 消防船斜航水动力性能研究
    5.1 船舶斜航运动
    5.2 流域设置以及网格划分
    5.3 数值计算结果
        5.3.1 船舶斜航水动力数值
        5.3.2 船体压力分布
        5.3.3 自由液面计算结果
        5.3.4 斜航螺旋桨水动力数值
        5.3.5 螺旋桨面压力分布
        5.3.6 螺旋桨轴向速度
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3823707