M船型水氣兩相流場特性研究.pdf

1、M船型以其底部形狀形似字母M而得名。它主要由三個部分構(gòu)成--中體、升力涵道以及剛性圍壁?！爸畜w”是船體的主干部分,它采用了深吃水尖削型船首和淺吃水平直尾部線形,提供絕大部分的排水浮力?！吧馈蔽挥谥畜w兩側(cè),作用是為船提供水浮力和氣流升力。“剛性圍壁”用于遮擋住中體產(chǎn)生的首波,并將首波能量導入涵道,使得舷內(nèi)壓力梯度趨于均勻。舷外則采用平直面,以使舷外壓力梯度差最小,并能減少船行波。美國海軍以該船型為基礎(chǔ),采用并行雙M結(jié)構(gòu)建造一艘M80

2、軍艦。具有速度高,興波小,操縱性好等優(yōu)點。國內(nèi)關(guān)于M船型研究較少。計算流體力學(CFD)的發(fā)展為M船型的阻力數(shù)值模擬研究工作提供了可靠而又有效的方法。運用數(shù)值模擬方法研究M船在自由液面下的受力,獲得不同速度下阻力,升力。對船殼表面的壓力分布,兩相分布及自由液面形態(tài)等進行分析。找出在不同速度下的規(guī)律,為優(yōu)化船型提供依據(jù)。同時驗證數(shù)值方法的準確性及有效性。通過水池試驗,測得模型在靜水中直航的阻力,傾角及升沉等相關(guān)試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)M船型線圖,在

3、gambit中建立數(shù)值模型。采用商業(yè)軟件fluent對模型進行數(shù)值計算,得到船模計算數(shù)據(jù)。將數(shù)值模擬所得結(jié)果與試驗進行對比分析。在數(shù)值方法上,運用VOF方法來模擬自由液面。通過RNGк-ε模型來封閉RANS方程組進行求解。
　　得出結(jié)論:1)通過不斷的嘗試,本文中的計算方法能夠模擬出在Fr▽＜3情況下船模阻力與升力。并且有一定的準確性。用fluent來模擬該船型在靜水中低速下的阻力,具有一定的可行性。2)本文計算中,空氣能夠通過M

4、船底隧道,但M船主要升力還是來至于船底表面的動壓。隧道中壓力較小,為M船升力貢獻不大。3)在Fr▽＜1是M船處于排水型狀態(tài)。Fluent計算的阻力,升力都與試驗相符,誤差率很小。因此,本文中的方法也可用于其它排水型船的兩相流研究。尤其是研究球鼻艏,興波等方面。4)數(shù)值模擬中的淺水效應(yīng)對船模有較大影響,在船尾波形中有所體現(xiàn)。在速度為5m/s,6m/s時,V＞1.2gh,橫波系消失,只存在散波系。該現(xiàn)象與實際情況趨勢一致。5)當Fr▽＞3時