圓弧型風帆的氣動優(yōu)化及雙帆干擾研究.pdf

1、隨著全球能源危機和空氣污染的日益嚴重，利用風帆輔助船舶航行的方法，以其可持續(xù)發(fā)展，綠色環(huán)保等優(yōu)點獲得了航運界和船舶工業(yè)的廣泛關注。優(yōu)化風帆的空氣動力學特性，進一步提高風帆利用風能的效益是風帆研究的重點之一。本文對普通圓弧型風帆進行了結構調(diào)整，使之成為雙圓弧型風帆，通過計算流體力學(CFD)，采用控制變量法，分析了影響其空氣動力學性能的相關參數(shù)，依據(jù)最大推力系數(shù)原則得到了優(yōu)化的最終模型，并對該模型進行了雙帆干擾研究。
　　首先，通過

2、查閱風帆應用的相關資料，分析了不同種類風帆的優(yōu)缺點，最終選用傳統(tǒng)單圓弧型風帆作為優(yōu)化對象，改變其結構形式，定義其結構參數(shù);并選用某散貨輪作為目標船舶，對優(yōu)化對象進行了主尺度的設計。
　　然后，對數(shù)值建模過程中的湍流模型、壁面處理、邊界條件、離散方式等影響計算結果的因數(shù)進行了比較研究，得到了適合本文模型求解的參數(shù)設置。在CFD軟件中，采用控制變量法，分別對雙圓弧型風帆的外拱和內(nèi)拱的拱度比進行了研究，得到了它們對雙圓弧型風帆氣動特性的

3、影響規(guī)律?；谧畲笸屏ο禂?shù)原則，選擇最終的優(yōu)化模型為雙圓弧型風帆0.5-0.35，其較普通單圓弧型風帆-0.16的最大升力系數(shù)提高50％左右，最大推力系數(shù)最大提高約67％。對該風帆實際工作中的迎風偏差和船舶側傾造成的推力減額進行了定量計算。
　　最后，對優(yōu)化后的模型，進行了雙帆干擾研究，主要研究了影響雙帆干擾的來流方向和雙帆帆距的兩個因數(shù)。結果顯示雙帆的側向逆風性能較好，側向順風性能較差，完全順風時性能最差;雙帆的帆距在大于3倍弦