船舶微氣泡減阻數(shù)值模擬及機理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的逐漸發(fā)展，能源和環(huán)境污染問題已經(jīng)逐漸被人們所關(guān)注，如何能更有效地節(jié)約能源，減少污染氣體排放成為各國學者密切關(guān)注的問題之一，節(jié)能減排問題作為一個重要的課題被國內(nèi)外眾多學者所研究，降低船舶的阻力可以顯著地減少能源的消耗，并且船舶的航行速度也可以有效地提高，無論在經(jīng)濟上，還是軍事上都有很高的價值。因此如何有效地降低船舶阻力成為了國內(nèi)外學者急需解決的問題。微氣泡減阻技術(shù)可以很有效的減小摩擦阻力，這在實船試驗中很好的得到了驗證，氣泡減阻

2、技術(shù)有很大的發(fā)展前景。微氣泡減阻的數(shù)值模擬計算已經(jīng)發(fā)展很長時間了，但是國內(nèi)外學者們一直在追求著更準確的數(shù)值方法。
　　 本文針對平板邊界面簡化模型進行數(shù)值模擬，分析了在運用歐拉多相流模型時最優(yōu)的湍流模型、相間曳力模型、網(wǎng)格的劃分等的設(shè)置并在此基礎(chǔ)上分析了氣泡尺寸對減阻效果的影響。在3種k-ε湍流模型選取了k-εRealizable湍流模型，在四種曳力模型下選取了通用阻力規(guī)律曳力模型，分析出歐拉多相流模型相對于其他模型對網(wǎng)格大小有

3、更強的依賴性。得到減小氣泡尺寸可以增加微氣泡減阻的效率的結(jié)論，本文中氣泡大小選取為0.00005m。
　　 以散貨船船模為研究對象，在平板模型計算所得結(jié)論的基礎(chǔ)上，在歐拉多相流模型中，選取通過計算分析得到的最優(yōu)的湍流模型、相間曳力模型、網(wǎng)格的劃分，分別在船速1m/s，氣泡通入濃度0.3、船速1m/s，氣泡通入濃度0.5、船速2m/s，氣泡通入濃度0.3、船速2m/s，氣泡通入濃度0.5的四種情況下進行數(shù)值模擬，分析船速、通氣速度

4、、通氣濃度對微氣泡減阻效果的影響。得出船底板上氣體的體積分數(shù)隨船速的增加而減小，隨通氣速度和濃度的增加而增加；減阻率隨船速的增加而減小，隨通氣速度和濃度的增加而增加：在低通氣量時，臨近噴射口的板的減阻率并不是最高的，當通氣量達到一定值(臨界通氣量)后減阻率隨距噴射口距離的增加而減小。臨界通氣量隨船速、通氣速度、濃度的變化而變化。
　　 通過對歐拉多相流模型和mixture多相流模型的數(shù)值模擬計算對比分析，得出歐拉多相流模型較mi