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循环水槽系统设计及参数研究--硕士论文.pdf

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循环水槽系统设计及参数研究--硕士论文.pdf

哈尔滨I科人学硕十学何论文摘要只要满足相似理论的要求,很多流体力学的研究都可以在拖曳水池或循环水槽中进行。相比之下,循环水槽具有投资少,见效快等优点,因此,在船舶、海洋渔业、运动科学等领域得到了广泛的应用。本论文结合国内外循环水槽的发展趋势,设计一中型循环水槽,主要将其应用于船舶模型的实验研究。设计在满足设计要求的前提下,充分利用了计算机模拟仿真技术,尽量使所设计的循环水槽工作段流场更为理想。论文对整个循环水槽系统的设计作了介绍,并着重研究了循环水槽的一些设计参数对设计结果的影响。完成的主要工作包括利用FLUENT软件对循环水槽流场进行数值模拟,研究弯管与导流片形式及收缩曲线对流场均匀性的影响利用数值模拟结果及以往经验,确立一套水平循环水槽的总体规划设计方案针对确定的设计方案,利用国内外与本循环水槽尺寸相接近的一些水槽给出的实验数据,换算成各局部损失的无因次系数,加以修正后再作为本水槽的各局部损失系数,从而估算出本水槽的能量损失对配套的动力系统进行了设计,并对螺旋桨的性能进行了计算参考相应的规范,对循环水槽的槽道壁厚、加强筋及工作段玻璃等部件进行了结构设计,并借助有限元软件对工作段玻璃进行强度分析应用有限元法,利用Patran.Nastran软件对循环水槽的整体固有频率进行计算,并与螺旋桨轴频、叶频及倍叶频比较,校验是否会发生共振现象。关键词循环水槽系统设计设计参数数值模拟AbstractOncethesimilaritytheorySrequirementsweremet,manyfluidmechanicsresearchescouldbedoneinthetowingtankorcirculatingwaterchannel.Comparedwithotherfacilities,thecirculatingwaterchannelhadtheadvantagesoflittleinvestmentandfastact.Therefore,itwasextensivelyappliedtothefieldssuchasshipbuilding,oceanfisheryandkinematics.Inthispaper,thecirculatingwaterchannelWasdesignedaccordingtothedomesticandoverseascirculatingwaterchanneldevelopmenttrends.Whenthedesignwasmetthedesignrequirements,theworkingflowfieldwassimulatedtobemoreideallybythecomputersimulationtechnology.Thewholedesignofthecirculatingwaterchannelwasintroduced,andmorestudywasdoneabouttheparametersinfluenceonthedesignresults.Themaincontentsincludedasbelowtheflowfieldofthecirculatingwaterchannelwasnumericalsimulatedbythesoftware.FLUENTtostudytheinfectionsontheflowfieldshomogeneity,whichwasproducedbythecurvedpipeandguidewanesformandtheshrinkagecurve.Anoveralldesignplanwasbuiltdependingonthecalculationresultsandpreviousexperience.Thetestresultsofothersimilarchannelwerechangedintolocallostnondimensionalcoemcients.Thelostenergyofthechannelwasestimated,usingthelocallostnondimensionalcoefficientswhichweremodifiedasbeingthedesignedchannelSone.Thecorrespondingpowersystemwasdesigned,andtheperformanceofthepropellerwascalculatedThestructuraldesign,suchaschannelSthickness,stiffenerandtheglassintheworkingarea,wasdone,referredtotherules.ThestrengthanalysisontheglassintheWorkingareawascarriedoutthroughthefiniteelementanalysesoftware.Theoverallnaturalfrequencyofcirculatingwaterchannelwascalculatedbyadaptingthefiniteelementmethod,usingthesoftwarePatranNastrantorunthecomputation.Theresultswerecomparedwiththepropellershaftfrequencyandbladefrequencytocheckiftheresonancephenomenonwouldhappen.哈尔滨I程人学硕十学位论文Keywordscirculatingwaterchannelsystemdesigndesignparameternumericalsimulate哈尔滨l稃人学硕I7学位论文第1章绪论1.1前言随着现代科学的发展,目前不仅在船舶工程的阻力、推进、操纵性和适航性等有关研究课题方面,而且在海洋工程、渔业生产、水文、水力机械及运动科学等方面,都有越来越多的流体力学问题需要研究和解决。只要满足相似理论的要求,这些问题可以在风洞、拖曳水池、水洞或循环水槽中进行。其中拖曳水池与循环水槽相比,尺度效应比较小,受边界层影响较小,其实验数据优于循环水槽中的实验数据,是世界主要海洋大国的首选建设项目和j爿j有的大型实验设备。但由于拖曳水池受到轨道的限制,所以试验的时间受到限制。而循坏水槽是使水流动,把模型置于流动的水中测量的一种水动力试验设备。在循环水槽中,水借助于动力系统以一定的速度作循环流动,在工作段可作长时间的测试,这样不仅便于进行速度和压力的测量,同时可通过槽体侧面和底部的观察窗进行观察或摄像。此外,循环水槽具有投资小、占地少、见效快等优点,所以循环水槽已被广泛的应用于进行船舶、海洋工程、运动科学等领域的水动力试验。在循环水槽中可进行的主要试验项目如下1111.船舶工程方面A.基础流体力学1圆柱、圆球的压力分布和阻力测试2平板的阻力测试3翼型及翼栅的压力分布,升力和阻力测试4边界层和边界层控制的试验5聚合物溶液的减阻试验6流动显示试验7有关测试仪器的试验。B.船舶流体力学1船模阻力试验2船模自航试验

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