基于CFD的船舶纵倾节能研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sivi1818
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船舶能效分析、评估及优化研究是船舶智能能效的核心部分之一,也是提高能效的核心方法。而最佳纵倾节能技术则是船舶能效分析、评估及优化研究的核心内容之一,能有效改善传统较为粗放的航行浮态管理,为实现船舶绿色智能决策和精细化管理提供重要参考,因此对其的研究具有重大意义。最佳纵倾技术的关键取决于构建营运工况下不同浮态下的实船阻力和功率数据库以及正确的寻优算法。本文选取一艘30万吨级矿砂船作为目标船,首先,本文通过查阅相关文献,确定选取ANSYS Fluent用于本文的数值仿真计算,并对最佳纵倾节能技术的理论知识以及CFD仿真的数学模型和支持向量机算法进行了介绍。其次,采用Maxsurf软件建立目标船三维模型,并在Fluent中构建目标船的数值水池,得到目标船的静水阻力,并对比船模实验结果验证阻力模型精度,说明该方法对阻力预报的可行性。采用此方法对不同纵倾浮态下的船模阻力进行计算,分析其阻力的变化规律,证明最佳纵倾技术具有较大的节能潜力。为进一步量化最佳纵倾技术的节能效果,求解满载工况下,不同航速及纵倾下的船模阻力,通过三因次法的实船阻力换算,获得目标船在不同航速及纵倾下的实船阻力。通过分析螺旋桨的敞水特性及机桨匹配关系,得到不同航速及纵倾下的阻力功率数据库。最后,建立最佳纵倾计算模型,并采用支持向量机算法对最佳纵倾计算模型进行求解。为验证所建模型的准确性,通过实船历史营运数据对模型精度验证,并对最佳纵倾技术的节能效果进行计算,计算结果表明:模型误差在5%以内,满足工程精度要求,相对于平吃水状态时,船舶在最佳纵倾角度航行时具有6%-7%的节能潜力。
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