梯形沟槽在船舶减阻中的应用研究开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

节能减排问题一直是全球关注的焦点问题,随着船舶在世界交通运输界的地位变得越来越重要,人们开始关注并探索如何提高船舶的能源效率,建设船舶绿色、节能的新技术和新方法。其中船舶减阻技术可以通过提高船舶的运行效率,使得船舶的尾气排放降低,需耗减少,从而提高船舶的营运经济性,所以船舶减阻便成为船舶工程领域的研究热点。据海事组织的估计,在2007年航运业的碳排放量就占世界碳排放量的3.3%,因此降低船舶阻力对于全球节能减排具有重大的战略意义。

进入21世纪,海洋战略己上升为国家核心利益。海洋经济、海洋国防是我国最重要的发展战略之一,21世纪的海战已经改变了战略布局,转向了更为灵活的“速决战” 方式,因此水下航行单位的巡航速度和航程成为各国的主要研究对象,现如今能源危机已经是当今世界的普遍难题,对于常规的运输机和船舶等,摩擦阻力约占全体阻力的50% ;而对于水下运动的航行体如鱼雷、潜艇等,这个比例可高达70%[1]。而摩擦阻力是影响航行体速度和能耗的关键,因此对于水下航行器而言,尽可能的减少船体的便面摩擦阻力便是节约能源消耗的一大重要途径。船舶在航行过程中,海洋生物会粘附在船壳上,并分泌出腐蚀性物质破坏船壳的漆膜,加速腐蚀破坏里层钢板,从而增加船舶维护保养难度,降低船舶的航行寿命,同时会增加船舶的自重,增加船舶的阻力,降低航速,使燃油消耗增加,带来经济上的损失。对于舰船而言,海洋生物的附着还会干扰舰船声呐的侦查能力,影响舰艇的作战效能。因此船舶的防污和减阻是一个协同性问题,防污的副产物是减阻,而使用减阻技术的同时需要有防污措施来保证。

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2. 研究的基本内容与方案

本次研究如何减少船舶航行时船体表面的摩擦阻力,将船体表面简化为梯形结构,利用FLUENT软件对沟槽表面流场进行仿真,基于沟槽表面减阻机理分析梯形沟槽表面的流体阻力与船体航行时船体表面的摩擦阻力。本次科研我们需要通过FLUENT软件进行仿真模拟,来具体分析流体阻力特性。

3. 研究计划与安排

本次科研我们需要8人一组合作进行研究。并且我们要在规定的时间内完成任务:

1-3周:文献查阅与调研时间,撰写文献综述报告和开题报告,每个报告字数不少于4000字;

4-5周:完成外文的翻译工作,同时学习fluent软件;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]柯贵喜,潘光,黄桥高,胡海豹,刘占一.水下减阻技术研究综述[j].力学进展.2009.9:39(5):546-554.

[2] epstein a.h.senturia s.d.,midani o.a. and et al.micro-heat enines gas,turbines and rocket engines-the mit microengine project.1997,aiaa97-1773.

[3] walsh m.j. optimization and application of riblets for tur-bulent drag reduction. in: american institute of aeronau-tics and astronautics, aerospace sciences meeting, 22nd,reno, aiaa-84-0347, 1984.

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