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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉權鋒
研究生(外文):Liou,Chiuan-feng
論文名稱:船艉附體節能效益評估之研究
論文名稱(外文):Research on Energy Efficiency Evaluation of Ship Stern Appendage
指導教授:林瑞國林瑞國引用關係
指導教授(外文):Lin, Reui-Kuo
口試委員:黃中信蔡順峰林瑞國
口試委員(外文):Huang,Chung-HsinTsai,Shun-FengLin, Reui-Kuo
口試日期:2020-06-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:輪機工程學系
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:節能減碳單體深V型船舶附體數值模擬艦艉流場
外文關鍵詞:Energy savingSingle deep V typeShip AppendageNumerical SimulationStern Flap
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中文摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
符號索引 VIII
第一章、前言 1
1.1 研究動機 2
1.2 研究目的 4
1.3 文獻回顧 6
1.4 研究架構與流程 9
第二章、理論基礎 11
2.1 基礎理論 11
2.2 船艉跡流理論 13
2.2.1 尾楔 13
2.2.2 尾壓浪板 14
2.2.3 尾楔/板結合體 15
2.2.4 鴨尾 15
2.2.5 尾板沉深 15
2.3 ANSYS Fluent®簡介 16
2.3 建構分析模型(Geometry) 17
2.4 網格產生(Mesh) 18
2.5 疊代求解(Solver) 19
2.6 程式操作設定 19
第三章、數學模式 22
3.1 統禦方程式 22
3.2 紊流模式 24
3.2.1 大渦紊流模型(Large Eddy Simulation, LES) 26
3.2.2 紊流傳遞模式(Turbulent Transport Models, TTM) 27
3.3 數值模式 27
3.4 邊界條件 28
3.5 模擬分析流程 29
第四章、結果與討論 32
4.1 數值誤差因數 32
4.2 問題描述 33
4.3 計算結果及分析 34
4.3.1 模擬解正確性 34
4.3.2 船舶與波浪運動流場 37
4.3.3 三種艉部附體粘性阻力數值計算 39
4.3.4 增加尾板沉深模型試驗結果 41
4.4.5 附體對船尾伴流場 41
4.4 水動力學原理 45
第五章、結論與建議 47
5.1 結論 47
5.2 建議 48
參考文獻 49


圖目錄
圖1.1 艦艉船底板平面的小型延伸物 1
圖1.2 船舷外傾的船艏與水線上幾近水準的船艉船型 3
圖1.3 我國與美國海軍主力作戰艦 (資料來源:維基百科https://zh.wikipedia.org/wiki/) 4
圖1.5 逆向壓力梯度影響下的邊界層變化 5
圖1.6 研究流程 10
圖2.1 結構化網格及座標系統示意圖 18
圖2.2 非結構化網格及座標系統示意圖 19
圖2.3 Fluent®操作介面 20
圖2.4 數值方法設定 20
圖2.5 模型計算設定 21
圖2.6 收斂條件及內部參數設定 21
圖3.1 基本計算程式結構示意圖 30
圖3.2 幾何建模及表面網格劃分 31
圖4.1 五種尾部改型措施的示意圖 33
圖4.2 圓柱網格 35
圖4.3 Re隨阻力係數與時間變化 35
圖4.4 流體通過圓柱的流線圖 35
圖4.5 不同Re時的流線圖(Ye, 1999) 36
圖4.6 Re=80時圓柱渦度圖 36
圖4.7 船體船首桅桿實景及空間位置圖 37
圖4.8 船船體結構之模擬結果 37
圖4.9 船艏分別受風5及10 m/s時之壓力等值圖 38
圖4.10 船艉受風5及10 m/s時之流線分佈 39
圖4.11 船艏迎風面受風力5及10 m/s時之流線分佈 39
圖4.12 幾何建模及表面網格劃分 39
圖4.13 三種艉部附體方案的粘性阻力曲線及盤面伴流坐標系 40
圖4.14 三種附體方案在螺旋槳槳盤面各半徑處的伴流分佈 41
圖4.15 三維CAD立體圖 42
圖4.16 面網格的計算模型網格劃分 43
圖4.17 Fr=0.24時帶附體船舶周圍Vx/V等直線圖 43
圖4.18 Fr=0.24時帶附體船舶橫向速度向量圖 44
圖4.19 Fr=0.24時,裸船體槳盤面處與帶附體船槳盤面Vx/V的周向分佈 45

表目錄
表3.1 數值模擬解法設定 29
表3.2 計算流體力學商業軟體 30
表4.1 平均阻力係數、渦流長度與Strouhal No之比較 36
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