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KCS标称伴流场的尺度效应数值分析

张海鹏 张东汗 郭春雨 王恋舟 刘恬

张海鹏, 张东汗, 郭春雨, 王恋舟, 刘恬. KCS标称伴流场的尺度效应数值分析[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.001
引用本文: 张海鹏, 张东汗, 郭春雨, 王恋舟, 刘恬. KCS标称伴流场的尺度效应数值分析[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.001
Haipeng ZHANG, Donghan ZHANG, Chunyu GUO, Lianzhou WANG, Tian LIU. Numerical analysis of the scale effect of the nominal wake field of KCS[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.001
Citation: Haipeng ZHANG, Donghan ZHANG, Chunyu GUO, Lianzhou WANG, Tian LIU. Numerical analysis of the scale effect of the nominal wake field of KCS[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.001

KCS标称伴流场的尺度效应数值分析

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.001
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51209048

国家自然科学基金资助项目 41176074

国家自然科学基金资助项目 51409063

工信部高技术船舶科研资助项目 G014613002

哈尔滨工程大学青年骨干教师支持计划 HEUCFQ1408

详细信息
    作者简介:

    张海鹏, 男, 1981年生, 博士, 讲师。研究方向:反步控制法及其在减摇鳍中的应用。E-mail:hpzhangheu@126.com

    郭春雨, 男, 1981年生, 博士, 教授。研究方向:船舶推进性能与节能, 船舶流体力学实验技术。E-mail:guochunyu@hrbeu.edu.cn

    通信作者:

    张东汗(通信作者), 男, 1993年生, 硕士生。研究方向:近自由面物体绕流。E-mail:740068735@qq.com

  • 中图分类号: U661.1

Numerical analysis of the scale effect of the nominal wake field of KCS

知识共享许可协议
KCS标称伴流场的尺度效应数值分析张海鹏,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 为了研究标称伴流场的尺度效应,对不考虑自由液面效应的KCS船的粘性绕流场进行研究,并基于RANS方法和SST k-ω模型对包含实尺度的7种不同尺度下的标称伴流场进行数值计算。然后,将模拟结果与试验数据进行对比,进一步分析标称伴流场的尺度效应。结果显示:各半径处平均轴向伴流分数的倒数与雷诺数的对数呈正相关;KCS裸船体桨盘面处的标称伴流场存在2个伴流峰,且伴流峰值会随雷诺数的增加而减小,有利于减小螺旋桨的空泡和激振力;小尺度模型的尺度效应更为明显,且内半径处的平均轴向伴流分数尺度效应问题比外半径处的更为严重。
  • 图  1  KCS船舶模型

    Figure  1.  Ship model of KCS

    图  2  网格划分形式

    Figure  2.  Mesh division technology

    图  3  标称伴流场的模拟值与试验值对比

    Figure  3.  Comparison between simulated values and experimental values of nominal wake field

    图  4  各半径处平均轴向伴流分数与雷诺数的关系

    Figure  4.  Relationship of mean axial wake fractions and Reynolds numbers at different radii

    图  5  各半径处平均轴向伴流分数倒数与雷诺数关系

    Figure  5.  Relationship of reciprocal of mean axial wake fractions and Reynolds numbers at different radii

    图  6  不同缩尺比下桨盘面处的轴向标称伴流分布

    Figure  6.  Distribution of axial nominal wake on propeller at different scale ratios

    图  7  不同缩尺比下桨盘面轴向伴流分数的周向分布

    Figure  7.  Circumferential distribution of axial wake fraction on propeller at different scale ratios

    表  1  KCS不同缩尺比模型的计算参数

    Table  1.   Computational parameters of different KCS models

    λ Lpp/m V/(m • s-1) Re y+ Δy/m 网格数量
    1 230.000 0 12.3456 2 492 965 759 300 0.001 161 106 18 221 031
    2 115.000 0 8.729 7 881 400 790 300 0.001 524 515 13 639 757
    4 57.500 0 6.1728 311 620 720 300 0.002 001 683 8 003 896
    8 28.750 0 4.364 8 110 173 837 300 0.002 628 208 4 813 558
    16 14.3750 3.086 4 38 952 590 200 0.002 300 529 2 732 464
    31.599 7.278 6 2.1962 14 034 470 150 0.001 803 553 1 936 521
    52.667 4.367 1 1.701 2 6 522 661 100 0.001 836 784 1 374 263
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    表  2  不同缩尺比下的平均轴向伴流分数

    Table  2.   Mean axial wake fractions with different scale ratios

    λ lg (Re) r/R=0.3 r/R=0.4 r/R=0.5 r/R=0.6 r/R=0.7 r/R=0.8 r/R=0.9 r/R=1.0
    52.667 6.81442 0.669 84 0.598 69 0.526 23 0.460 75 0.407 08 0.364 41 0.330 46 0.303 63
    31.599 7.14719 0.598 65 0.503 64 0.439 84 0.387 77 0.346 46 0.31364 0.287 30 0.266 20
    16 7.590 53 0.555 23 0.459 88 0.387 45 0.334 82 0.295 90 0.267 26 0.245 84 0.229 60
    8 8.042 07 0.51995 0.421 65 0.352 49 0.303 62 0.268 44 0.242 89 0.224 04 0.209 92
    4 8.493 62 0.469 30 0.375 41 0.31446 0.272 30 0.242 43 0.220 92 0.205 14 0.19332
    2 8.945 17 0.420 25 0.335 27 0.281 75 0.245 41 0.220 12 0.202 22 0.18918 0.17941
    1 9.396 71 0.393 46 0.329 06 0.282 36 0.247 98 0.222 27 0.202 88 0.18812 0.17675
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-05
  • 网络出版日期:  2016-12-28
  • 刊出日期:  2017-01-07

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