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消涡轮节能装置的机理分析及效果论证评估

高德宝  
【摘要】:随着全球贸易一体化进程的不断加快,船舶作为主要的海上运输工具将发挥越来越重要的作用,伴随而产生的矿物能源消耗过大问题,温室气体排放问题变得越来越显著。EEDI指数的强制执行等船舶节能减排要求给行业带来了机遇与挑战。本文对一种新型的水动力节能装置消涡轮进行机理分析和节能效果的评估。首先,建立了消涡轮节能效果CFD数值评估方法,并进行了验证,然后对该螺旋桨配消涡轮后的节能效果进行了数值评估。并从受力和流场两个角度对消涡轮节能机理进行了分析。相比常规毂帽,消涡轮后方轴向速度提高,速度亏损减小,因此消涡轮产生的阻力减小,总体推力提高;消涡轮能够减弱桨后方的毂涡,减小切向速度,使得整体的扭矩有所下降,得出结论消涡轮具有节能效果。其次,对于消涡轮的参数,包括消涡轮直径、消涡轮长度、消涡轮导管长度、消涡轮锥度对消涡轮节能效果的影响进行了分析,为以后消涡轮的设计提供参考。在参数影响分析的基础上,确定了两个消涡轮方案,在空泡水筒中进行了水动力试验,并验证了CFD数值方法的准确性。在试验中,还运用LDV以及PIV对消涡轮后方的流场进行了测量,既对CFD计算流场进行了验证,又能够进一步证实其节能机理。最后,对消涡轮和消涡鳍两种节能装置的节能效果以及机理进行了对比分析


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