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我船舶與海洋工程流體力學基本問題研究獲進展

  • 發佈時間:2014-10-16 10:30:49  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者馬愛平)近日,哈爾濱工程大學船模水池實驗室主任郭春雨透露,其團隊開展的船舶與海洋工程流體力學基本問題、船舶水動力節能裝置機理及流場測量技術、船舶阻流板減阻機理等領域的研究,取得突破。目前,實驗室在船舶水動力節能裝置機理及流場測量技術研究和船舶阻流板減阻機理研究上的部分研究成果獲得突破。

  2013年9月,船舶與海洋工程水動力研究的最高學術組織——IITC(國際拖曳水池會議)在第25屆會議上成立了精細流場測量研究組,旨在組織世界各國致力於流體力學基礎研究的專家、學者對此問題進入深入研究。自此,多個國家該領域的學者和專家開始投入到流體力學基礎研究之中。

  郭春雨畢業于哈爾濱工程大學,致力於船舶實驗流體力學、船舶推進性能與節能領域的研究,曾經多次參加教育部、科技部國家重大科技專項等科研任務,發表論文四十余篇,是我國船舶流體力學基礎研究的青年學術骨幹。

  早在2010年,哈爾濱工程大學船模水池實驗室便在郭春雨的帶領下開始了對拖曳水池隨車粒子圖像測速技術系統的測量及船舶與海洋工程流場三維顯示技術研究。

  郭春雨説,船舶與海洋工程流體力學基礎問題已經由傳統的力與力矩的宏觀獲得轉變為對精細流場的測量與模擬,各國學者和專家們正試圖找出改變物體運動(阻力)的最根本屬性,希望獲得流體的流動細節,尤其在國際拖曳水池會議成立的精細流場測量研究組的推動和促進之下,該領域的研究在全世界範圍內積極展開。

  “我們目前的研究主要集中在船舶水動力節能裝置機理及流場測量技術研究和船舶阻流板減阻機理研究這兩個領域,這些研究是流體力學基礎研究的重要組成部分,對這些問題展開研究豐富流體力學基礎研究的理論成功,更重要的是推進我國船舶與海洋工程事業的發展。”郭春雨説。

  據郭春雨介紹,真實的船舶在航行時流體會在船體艏部某個部位産生流動分離。但在模型試驗時,由於模型尺寸小流動不分離,其流場與真實流場不同,故通常在第19站和球鼻艏處加裝激流絲、砂條或激流釘消除這個影響,而在船艏部精細流場測量技術的研究正是試圖從機理上探討這一問題。

  據悉,船舶水動力節能裝置機理及流場測量技術研究時,通過測量艏部流場並和真實流場對比,分析現有激流方式的適用性。同時,節能附體模型尺度小,雷諾數低,附體上層流動分離與實船不同,按常規船模—實船換算方法預報實尺度性能不盡合理。測量船模尾流場,分析船—槳—舵—節能附體之間的干擾,研究預報實尺度性能的換算方法,並比較帶與不帶節能附體的船模尾流場,研究節能附體節能機理。

  除了展開對船舶水動力節能裝置機理及流場測量技術的研究,哈爾濱工程大學船模水池實驗室還展開了船舶阻流板減阻機理研究,該研究採用粒子圖像測速技術,配合其他測量裝置,對安裝阻流板前後的高速船船模受力和力矩的變化進行比較,對其黏性繞流場的流動細節進行觀測,尤其關注阻流板對船體尾部速度向量在分佈形式、幅值大小、向量方向上所産生的影響。

  對於該實驗的研究意義,郭春雨説,可以通過本項目所進行的實驗研究,配合相應的CFD計算,最終提出預報大尺度物體間水動力干擾的數值方法並進行驗證;總結影響阻流板作用效果的主要因素;揭示阻流板誘導升力的定性函數規律。“這對提高我國在國際上該學科研究上的地位有重要意義,並有著推動我國船舶與海洋工程基礎流體力學科學的發展的現實意義。”他説。

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