拖网渔船推进装置水动力性能研究

摘要

拖网捕捞作业是我国目前最普遍的一种海洋渔业捕捞方式，但是近年来渔业资源枯竭和能源危机的不断加剧，使得拖网渔船的能耗、效率问题日益突出。如何最大限度提高拖网捕捞形式的能源利用率，已成为该领域研究人员关注的重点。本文以拖网渔船的推进装置作为研究对象，利用模型试验研究方法与数值模拟技术，对两种拖网渔船推进装置的水动力性能进行研究，具体内容如下。　　首先，以标准螺旋桨KP505作为研究对象，利用CFD分析软件ANSYS，运用几种主要的湍流模型模拟敞水水动力性能，并与试验结果进行比较，以确定最优的数值分析方法。　　其次，以目标拖网渔船的导管桨作为研究对象开展，分析了试验基本准则、试验方案、试验设备与装置、试验实施，并开展了导管螺旋桨的敝水实验。将基于数值模拟方法与模型试验方法获取的导管桨水动力性能结果进行对比，分析了误差产生的原因，并预报了两种导管组合的水动力性能优劣。　　最后，针对导管桨的导管外部形状、导管间隙等要素进行数值模拟，分析了各个参数对导管桨水动力性能的影响规律，结合各个要素影响规律，优选导管桨的导管。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 导管螺旋桨国内外研究现状

1．3 导管螺旋桨的工作原理

第二章 CFD数值模拟的基本理论

2．1 流体力学控制方程

2．1．1 质量守恒方程

2．1．2 动量守恒方程

2．1．3 能量守恒方程

2．2 常用湍流模型介绍

2．2．1 RNG κ-ε模型

2．2．2 Realizable κ-ε模型

2．2．2 SST κ-ω模型

2．3 区域运动方式

2．3．1 多参考系模型

2．3．2 滑动网格模型

2．5 计算网格生成

2．6 本章小结

第三章 普通桨水动力性能数值研究

3．1 桨模主要参数及型值转换公式

3．2 螺旋桨几何建模

3．3 计算域设置

3．4 网格划分及计算设置

3．5 数值模拟计算的依赖性验证

3．5．1 出口边界位置对于计算的影响

3．5．2 湍流模型对于计算的影响

3．6 数值计算结果及分析

3．7 本章小结

第四章 导管桨水动力性能研究

4．1 导管桨试验研究

4．1．1 试验设备与仪器

4．1．2 试验方案设计

4．1．3 敞水试验数据处理及结果

4．2 导管桨数值研究

4．2．1 几何模型和网格划分

4．2．2 计算相关条件设置

4．2．3 导管桨数值结果分析

4．4 本章小结

第五章 导管几何参数水动力性能分析

5．1 导管叶梢间隙分析

5．2 导管长径比分析

5．3 收缩系数分析

5．4 伸张系数分析

5．5 导管螺旋桨参数优选

5．6 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目