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研究生:張中耀
研究生(外文):Jang, Jung- Yau
論文名稱:含括螺槳之船艉流場數值模擬
論文名稱(外文):Numerical Simulation Study on Stern-Propeller Flow of a Ship
指導教授:劉宗龍劉宗龍引用關係
指導教授(外文):Liu, Tsung-Lung
口試委員:陳建宏苗志銘吳聖儒
口試委員(外文):Chen, J-HMiao, Jr-MingWu, S. J.
口試日期:2012-05-09
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:造船及海洋工程碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:船舶阻力螺槳數值模擬有限體積法流體體積法滑移網格
外文關鍵詞:ResistancePropellerNumerical SimulationFVMVOFSMM
相關次數:
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船舶必須有足夠的推力以使其能在運動時提供足夠之推力克服阻力,而以特定的航速運動,本文將以數值模擬方式配合有限體積法(FVM)、流體體積法(VOF)及滑移網格(SMM)技術針對全尺寸船舶之運動阻力及螺槳推力進行流場模擬計算,並藉此探討船舶運動及螺槳旋轉之流場變化,以找出船舶航速與螺槳轉速之關係。有關本論文所研究之螺槳將以標準化Troost B系列螺槳為研究對象,以利探討在不同的螺距比(Pitch Ratio)及轉速變化與螺槳推力之關係,而此等螺槳並將外掛於船艉,以進一步探討船艉部跡流對螺槳推進效能之影響。由模擬與實驗結果比較後得之,本文所提的研究方法將可有效預測船舶阻力與螺槳推力成為船舶初步設計階段之實用工具。
A vessel must generate enough thrust to overcome resistance during its movement. Therefore a balance of thrust and resistance could assure a vessel to sail at a certain speed. This study utilizes Finite Volume Method (FVM), as well as Volume of Fluid (VOF) and the Sliding Mesh Model (SMM) to simulate the flow field with respect to resistance and propeller thrust for a full-size vessel motion at free surface. The simulation result is used to investigate ship hull and propeller flow field to derive the relationship between propeller rotation speed and sailing speed of a vessel. In the present research, standardized Troost B-series series propellers have been studied to examine the relationship between pitch ratio, rotation speed, and propeller thrust. The propeller is installed at the stern of the hull to further analyze the influence of wake flow on the propeller’s propulsion performance. The comparison of simulation and experiment results show that the method proposed in this study could effectively predict vessel resistance and propeller thrust, and offers a practical tool for the initial design phase of marine vehicles.
誌謝 i
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號說明 xi
1. 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 4
1.3 文獻回顧 5
1.4 研究方法 6
2. 船體幾何與流場網格建構 8
2.1 電腦輔助船型設計 9
2.2 電腦輔助螺槳設計 12
2.3 螺槳安置於船艉段之電腦輔助設計 14
2.4 數值模擬流場網格之製作 18
3. 研究方法 28
3.1 分析船舶及螺槳流場之統御方程式 29
3.2 有限體積數值法 34
3.3 解算船舶自由液面計算理論 37
3.4 滑移網格數值模式 40
4. 船舶阻力與螺槳推力計算 43
4.1 裸船流場之數值模擬與船體阻力之計算 43
4.2 螺槳推力計算與流場數值模擬 68
5. 船體與螺槳流場交互作用之研究 77
5.1 匹配船舶阻力之螺槳推力計算 77
5.2 單槳船舶推阻匹配分析算例 79
5.3 雙槳船舶推阻匹配分析算例 86
5.4 單槳船與雙槳船算例之推進效率比較 93
6. 結論 95
參考文獻 97
附錄一 100
自傳 101


參考文獻

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