一種新的氣泡減阻方法數(shù)值模擬研究.pdf

1、船在航行中受到的摩擦阻力是能量消耗的主要因素，通過在船周圍注入氣泡可以減阻，但傳統(tǒng)的氣泡注入方法需要消耗額外的能量，導(dǎo)致凈減阻效率不高。WAIP(Winged Air Induction Pipe)氣泡減阻裝置大大減少產(chǎn)生氣泡所需的額外能耗，提高了氣泡凈減阻效率，本文以O(shè)penFOAM2.3為平臺開展對WAIP流場的數(shù)值模擬研究。
　　首先，采用VOF(Volume of Fraction)方法和komegaSST湍流模型對水翼擾

2、動(dòng)下的自由液面流場及翼型繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，將計(jì)算得到的自由液面波形及翼型升阻力系數(shù)與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，吻合較好，驗(yàn)證了本文計(jì)算方法的可行性。
　　其次，對平板開孔式WAIP進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了水翼深度、水翼攻角、空氣入口壓強(qiáng)、空氣入口角度對減阻效率的影響。研究結(jié)果表明：增大水翼深度、水翼攻角、空氣入口角度，減阻效率先增大后減小，通過選擇合適參數(shù)（不需要增加額外能耗），減阻效率達(dá)到32.67％。此外，增大空氣入口壓強(qiáng)，減阻效率明顯提升

3、。
　　最后，平板開孔式WAIP存在空氣入口壓強(qiáng)不宜過高及需要在物體上開孔等不足，而翼面開孔式WAIP較好的解決了這些問題。對翼面開孔式WAIP進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了翼面開孔處氣泡的非定常周期性脫落過程，研究了水翼深度、空氣入口壓強(qiáng)、翼面孔徑、翼面開孔位置、翼面開孔數(shù)對減阻效率的影響。研究結(jié)果表明：增大空氣入口壓強(qiáng)和翼面開孔數(shù)均能有效提高減阻效率；開孔數(shù)為4時(shí)（不需要增加額外能耗），減阻效率達(dá)到62.85%；增大翼面孔徑，減阻效率提