﻿ 三体风电运维船船桨耦合作用尾流场数值仿真研究
 舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (18): 1-5    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.18.001 PDF

Numerical simulation study on wake field of hull propeller coupling effect of three-body wind power maintenance ship
XIE Yun-ping, WANG Yong, ZHAO Zi-jian, WU Hai-hong, CHEN Hai-jian
School of Naval Architecture and Marine Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212100, China
Abstract: Based on the numerical simulation of propeller open water performance, STAR-CCM + is used to simulate the wake flow field ( wake fraction ) of the ship-propeller combination model, and the minimum 1-ω side hull scheme is obtained. The results obtained from the numerical simulation method of propeller open water performance and propeller combination tail flow field have certain reference for the shape design and the study of the hull speed of trimaran.
Key words: triple-hulled vessel     propeller     open water performance     flow field
0 引　言

1 船、桨要素与模型 1.1 三体船主要要素与模型

 图 1 基本模型一般视图 Fig. 1 General view of the trimaran model

 图 2 各方案视图 Fig. 2 Views of each scheme
1.2 螺旋桨要素与模型

 图 3 桨叶模型 Fig. 3 Model of propeller blades

 图 4 螺旋桨模型 Fig. 4 Model of propeller
2 螺旋桨敞水性能数值仿真与分析 2.1 设定流体域

 图 5 STAR-CCM+中的螺旋桨几何模型 Fig. 5 Propeller geometric model in STAR-CCM +

 图 6 流体域 Fig. 6 Fluid domain
2.2 划分网格

 图 7 螺旋桨与流体域网格 Fig. 7 Propeller and fluid domain grids
2.3 边界条件

2.4 敞水性能数值仿真结果与分析

 图 8 进速系数绘图 Fig. 8 Drawing of advance coefficient

 图 9 敞水系数总图 Fig. 9 General chart of open water coefficient

 图 10 敞水仿真数值对比图 Fig. 10 Open water simulation data comparison chart

3 尾流场数值仿真及分析 3.1 伴流及其获得方法

 ${V}_{A}=\left(1-\omega \right)V 。$ (1)

3.2 三体风电运维船尾流场数值仿真及分析 3.2.1 建立船体-螺旋桨模型

 图 11 方案1船体-螺旋桨模型 Fig. 11 Scheme 1 ship - propeller model

 图 12 方案1船体-螺旋桨模型后视图 Fig. 12 Scheme 1 hull - propeller model back view
3.2.2 控制域和网格划分

 图 13 方案1自航网格划分 Fig. 13 Scheme 1 self-propelled grid division

 图 14 方案1船体-螺旋桨模型侧视图网格 Fig. 14 Scheme 1 side view grid of hull - propeller model
3.2.3 相关设置及计算结果

 图 15 自由液面兴波图 Fig. 15 Free surface wave chart

 图 16 方案1轴向速度场 Fig. 16 Scheme 1 axial velocity field

4 结　语

1）螺旋桨敞水性能仿真结果较为可靠，仿真方法可行、有效。

2）通过自航模拟与螺旋桨敞水试验模拟结果分析确定伴流分数可行。

3）方案4螺旋桨转速最小，船体-螺旋桨模型阻力最小，同时各方案伴流分数相差不大，经综合考虑方案4为最佳方案。

 [1] 张雷. 基于正交法的三体船侧体典型构型与布局优化方案研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2015. [2] 薛侠峰, 严天宏, 何波. MAU型螺旋桨建模与水动力性能分析[J]. 船舶工程, 2016, 38(1): 38-42. DOI:10.13788/j.cnki.cbgc.2016.01.038 [3] 姜彭, 张超, 张宇. 基于STAR-CCM+的螺旋桨水动力性能分析[J]. 中国修船, 2020, 33(1): 43-46. DOI:10.13352/j.issn.1001-8328.2020.01.014 [4] 王超, 宋梅筠, 汪春辉, 等. 自由状态冰对螺旋桨水动力性能的影响[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2021, 42(2): 159-165. DOI:10.11990/jheu.201910038 [5] 刘伟, 王文涛, 孙立宪, 等. 基于ISO GUM的螺旋桨敞水试验不确定度分析方法研究[J]. 江苏科技大学学报(自然科学版), 2021, 35(1): 1-7+29. [6] ZONG Zhi, SUN Yifang, JIANG Yichen. Evolution of slamming load and flow field in water-entry process of trimaran ship section[J]. Ocean Engineering, 2020, 205. [7] 陈科, 赖明雁. 基于CFD数值的模拟船/桨相互干扰流动[J]. 船舶与海洋工程, 2018, 34(2): 5-10. DOI:10.14056/j.cnki.naoe.2018.02.002 [8] 赖海清, 常书平, 李明敏, 等. 中高速船自航因子数值预报方法[J]. 船海工程, 2019, 48(3): 37-39+45. DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2019.03.009