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基于格子Boltzmann方法的船舶风力助推转子绕流特性

2021-05-17苏石川耿珊珊VerendiaikinGerman

舰船科学技术 2021年4期

穆 鑫,王 蛟,苏石川,耿珊珊,Verendiaikin German,李 毅

(江苏科技大学 能源与动力学院,江苏 镇江 212000)

0 引 言

风帆曾是船舶最主要的推进方式,随着全球能源短缺、环境污染等问题的日益凸显,船舶航运利用风能进行辅助推进再次获得广泛关注。船用风力助推转子,利用马格努斯效应,根据风速和风向的变化调整转子的速度和旋转方式,形成沿行驶方向的推力以达到降低推力成本目的[1]。其作为国际海事组织指定的节能技术,具有节能效果好,适用船型广的特点,成为相关行业的研究热点。国外已经有数艘实船应用的案例,国内尚处于理论研究阶段[2]。

船用风力助推转子通常是多个转子组合使用,对船用风力助推转子的研究简化为流体力学经典问题—— 圆柱绕流。目前,对单个或多个圆柱绕流的流动特性已进行大量研究。双圆柱作为多圆柱的基础形式,其研究结果对多圆柱绕流有重要的理论意义。近年来,何颖等[3]对在亚临界区均匀来流作用下的旋转单圆柱绕流进行了数值模拟,结果证明圆柱旋转可以大幅提高其升阻比。周凯等[4]对二维静止串联双圆柱进行了数值模拟,重点研究圆柱间距对其升阻力及尾流特征的影响。巴悦等[5]基于Fluent对串联旋转双圆柱的气动性能进行了模拟,给出了较优的排列旋转方式。聂德明等[6]对静止并列双圆柱绕流进行了数值模拟,给出了圆柱间距对尾流及其升力、阻力的影响。Yoon等[7]对不同间距下的旋转并列双圆柱流动特性进行了模拟,探究了圆柱间距以及转速比对绕流的影响,并且给出了不同间距下的临界转速。……

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