低速肥大江海直達節(jié)能示范船的氣泡減阻技術研究.pdf

1、水的密度是空氣密度的八百倍，船在水中航行要克服的阻力遠比在空氣中航行要克服的阻力大得多。自第一艘船舶被發(fā)明出來，有關如何減少船舶航行阻力的研究就從未停止。如今，日益增長的世界能源需求以及日漸深入人心的綠色節(jié)能環(huán)保理念，使得節(jié)能減排問題成為熱點關注的課題。
　　船舶航行阻力可按流體的性質(zhì)劃分為粘性阻力和興波阻力。其中，粘性阻力還可以進一步劃分為摩擦阻力和粘壓阻力。對于低速肥大船舶而言，粘性阻力約占到總阻力的80％-90%，所以對于低

2、速肥大型船舶而言，減小其粘性阻力能有效地達到整體減阻效果。綜合減阻設施成本和應用難度以及對海洋污染等影響，微氣泡減阻技術是最為環(huán)保最易實施的方法之一。
　　大量國內(nèi)外的研究表明，微氣泡減阻技術可取得高達30%的減阻率。本文依托國家工信部項目《江海直達節(jié)能環(huán)保集裝箱示范船開發(fā)》，以一艘江海直達節(jié)能示范船為研究對象，通過Fluent計算流體力學軟件多相流里的Mixture模型對其進行了數(shù)值模擬計算，對比了噴氣與不噴氣狀態(tài)下船模的摩擦阻

3、力相對減阻率，分別討論了噴氣流量、夾角α（噴氣裝置與船長方向的夾角）、來流速度、吃水深淺以及氣泡孔徑對減阻效果的影響。對比船模阻力試驗，初步獲得以下結(jié)論：
　　1）在船底噴氣可以有效地降低船舶的摩擦阻力，減阻率可高達30%；
　　2）船舶的摩擦阻力相對減阻率隨噴氣量的增加而提高；
　　3）改變夾角α（噴氣裝置與船長方向的夾角）可使氣泡逃逸點向船尾方向后移，隨著α（0°<α≤90°）的增大，氣泡容易橫向逃逸，造成減阻率降

4、低；
　　4）摩擦阻力相對減阻率隨來流速度的增加而增加，且這一趨勢在噴氣流量較低時表現(xiàn)得尤為明顯。噴氣流量較高時，來流速度增加，摩擦阻力相對減阻率變化不大；
　　5）吃水較淺時，容易獲得較高的摩擦阻力相對減阻率；吃水較深時，減阻效果變差；
　　6）氣泡孔徑D=10μm時減阻效果最好，D≥100μm時，減阻效果變差，且此時若氣泡孔徑繼續(xù)增大，摩擦阻力相對減阻率不會減少太多；
　　7）在船模進行阻力試驗的過程中，發(fā)現(xiàn)