隧道流体动力分析

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1、隧道流体动力分析：流体力对船航速的影响。船体隧道内外流体力的生成，与方向的操控正确与否决定着船各种设计性能的达标，直接影响经济效益。层流、涡流、湍流、低压吸合力的形成与消失，降低艉下沉量，减小艏仰角，降耗提速减排。　　关键词：影响设计经济效益流体力学排水量　　Abstract:thefloancestandards,directlyinfluencetheeconomicbenefits.Thelaminar,eddycurrent,turbulent,loationanddisappear,reducesubsidences

2、tern,reducetheelevationAngle,consumptionreductionspeed.　　Keyicbenefitsfluidmechanicsofdisplacement　　　　：U459：A：流体的宏观运动规律和涡流吸合力的分析。据流体力学概念，该隧道与假尾的配合不符合经济型设计，增加的航行阻力会使航速降低两节以上。1.隧道前段（车叶以前）涡流的形成以及对航速的影响。　　水受外力的影响生成压力差，使之流动，由于流体斜压性和速度不一、方向不同，使流体形成小规律的旋转，成为漩涡。在航行时，水流迅速进入隧

3、道流向车叶的同时，水流本身要克服路途中的漩涡对它的吸引粘合力，同时增加了水流阻力。只有流体不形成涡流，不通过表面粗糙及弯曲度大的船壳（船壳弯曲度大，流体流动曲线弧度就小），才能减小水流阻力。车叶前边的水流流动曲线弧度越大吸入阻力就越小，弧度越小吸入阻力就会越大（没有隧道的船壳，流体流动曲线弧度基本是平直的），弧度小会在船的下部进水，使尾部产生向下的吸力，航行时加大后倾斜角度，增加航行阻力。隧道在前方来水会增加向前的吸力，能提高航速。因此，隧道起点越向前越好。隧道内三维流体各线型必须是自然流体式流线型，线型光顺，不要有忽扩忽缩、

4、高低不平现象，以免形成涡流，影响航速。该7901#船隧道进水曲线弧度太小，前来直流水突然改变流动方向，马上会产生两个不利于航速的作用力。一个是船下水向隧道进水的同时产生了尾部向下的吸力，增加纵向倾斜角度（后倾角）。二是水进入隧道的同时马上形成湍流（比层流阻力大），后形成漩涡。漩涡的方向是：在船的右侧看时，漩涡是顺时针旋转，在船的左侧看时，漩涡是逆时针旋转。该漩涡生成粘合吸引力，两个吸力都是航行阻力，影响航行速度。2.推力、反作用力分析、假尾（跳水版）的负面影响。　　车叶旋转形成车叶前后压力差，车叶向压力小的一方移动，升成推力，

5、使船体前进。该船在主机马力不变，车叶规格型号、性能、转速不变，船体排水量不变，水下型线阻力不变的前提下，要想再提高航速，只有减小隧道水流阻力和增强喷流反作用力。减小隧道阻力就是隧道内前来水要畅通，让推进器（车叶）“吃个饱”。增加喷流反作用力就是，束缚住喷流柱，推向反作用力强的区域，使船得到更大的前进力，迎来速度的经济性。船在行驶时，船尾部形成空穴低压区（尾封板以后、船底线以上区域），此处区域低于大气压更低于水压，因这个区域的水面低于船周围的水面，周围的水流都想马上来补充，但空气先到水后到，船壳更想回来补充，可是推进器正推着它前

6、进。要是没有空气来补充（假尾底部低于水面，隔绝了空气与这个低压区域的联系，空气无法进入），就加大了“真空度”。对周围水流的吸力会更大，更想把水吸进来，把船拉回来（增加了航行阻力）。所以假尾底部低于吃水线会影响航速。水补充就要艉底部和两舷部位以及隧道的水来补充。隧道喷出的水柱先补充（因为隧道喷口距空穴低压区最进），其它部位的水后来补充（凑集来的水流又形成了大面积规律的湍流、涡流低压区），（隧道喷口上沿与船底平齐的，和没有隧道的船，就不用考虑哪里来水补充了，因为当水柱喷出船壳时，水柱已经完成了推向反作用力强的区域）。高速时，隧道喷

7、口以上、左、右全是低密度区域。用同样的力量和速度推向气体、液体和固体得到的反作用力是不同的，密度大的反作用力就强，密度小的反作用力就弱。当上喷流（船底以上的喷流，就是喷流柱范畴内的上一小部分）喷出船壳时马上向上补充空穴低压区，这个低压区如同“真空吸尘器”，向上吸曲整个喷流柱向上推，提前推向上水层（上水层比下水层密度小），提前来到水面，缩短了推力柱的受力长度，减小了船应该得到的反作用力（由于“真吸器”的吸力，该船喷流柱不得不进入这个“黑洞”）。喷出的水柱向左推，船尾就向右摆；向右推就向左摆；向上推船艉就向下落。隧道本身没有排水量

8、，还加大了自重，隧道进水产生向下的吸力，又把水推向高于船底的方向，速度越快后倾角越大，使船抬头拖尾，改变了水流与船底壳之间的滑动角，船底下的水流不能畅通地滑向尾后，而是顶着船底向两舷压出，艉部拖着水流向前航行，两边卷起大的波浪，大大增大了水流阻力。隧道口上沿要是与船底壳平齐，