不同形状风帆的风洞试验.doc

不同形状风帆的风洞试验 第３１卷第４期上海海事大学学报Ｖ０１．３１Ｎｏ．１２２０１０年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃ．２０１０ 文章编号：１６７２—９４９８（２０ｌｏ）０４?００２８—０４ 曾向明，胡以怀，王友聪 （上海海事大学商船学院，上海２０１３０６） 摘要：为研究风帆助航技术，选取６种形状的风帆，利用某大学的低速风洞实验室对其进行风洞测力试验，获得相应的空气动力学特性．结果表明，圆弧形风帆空气动力性能比较优良，操作简便，比较适合安装在现代大型船舶上． 关键词：弧形风帆；风洞试验；展弦比；拱度比；空气动力性能 中图分类号：Ｕ６７４．９２６；Ｕ４６７．１；Ｖ２１１．３文献标志码：Ａ Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｏｎｓａｉｌｓ、订ｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅ ＺＥＮＧＸｉａｎｇｍｉｎｇ，ＨＵＹｉｈｕａｉ，ＷＡＮＧＹｏｕｃｏｎｇ （ＭｅｒｃｈａｎｔＭａｒｉｎｅＣｏｌｌｅｇｅ，Ｓｌｌａｎ曲ａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｓａｉｌ—ａｓｓｉｓｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｓｉｘｓａｉｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓａｒｅｃｈｏｓｅｎｆｏｒｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｉｎｔｈｅｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｏｆａｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｄａｔａｏｆｔｈｅｓａｉｌｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅａｒｃｗｉｎｇｓａｉｌｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｉｓｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｏｎｍｏｄｅｒｎｌａｒｇｅｓｈｉｐｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｃｗｉｎｇｓａｉｌ；ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔ；ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ；ｃａｍｂｅｒｒａｔｉｏ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＯ引言（ＳＥＥＭＰ）和自愿验证（ＥＥＤＩ）等４个通函，旨在减 少船舶能耗和ＣＯ：排放．因此，未来不满足ＥＥＤＩ， 世界石油、煤炭和天然气等不可再生能源的日ＥＥＯＩ和ＳＥＥＭＰ要求的船舶将失去船舶建造市场和趋短缺以及全球气候变暖引起人们越来越多的关运输市场．【１ｏ在船舶运输中，风能是最容易开发的注，从《京都议定书》、巴厘岛路线图到哥本哈根全可再生能源．要达到船舶节能减排的目标，未来的船球气候大会，都充分体现全球各阶层对世界能源和舶可能会越来越多地使用风帆助航技术．环境的关注．２００８年３月联合国气候变化谈判最终历史上用于船舶推进的风帆形式繁多，有矩形将海、陆、空运输业纳入温室气体减排目标．２００９年帆、三角帆、转柱帆、层流形帆、弧形帆和ＳＹ形帆７月国际海事组织（ＩＭＯ）召开的第５９次环保会议等．弧形风帆的空气动力性能优良、制造和操作简便 易行，适合现代船舶．【２１但要挑选出最佳的帆形，必 （ＭＥＰＣ５９）通过关于新能效设计指数（ＥＥＤＩ）、现有须对不同帆形进行风洞试验，以根据其空气动力性船舶能效营运指数（ＥＥＯＩ）、船舶能效管理能确定最佳的展弦比和拱度比．另外，要实现有效的收稿日期：２０１０?０４?０６修回日期：２０１０—０９—１９ 基金项目：上海市科学技术委员会项１１（０８２１０５１１８００） 作者简介：曾向明（１９ｒ７９一），男，湖北石首人．讲师，博士研究生，研究方向为现代轮机工程，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｚｅｎｇｘｍ＠１６３．ｃｏｉｎ；胡以怀（１９６４一），男，江苏高邮人，教授，博导，研究方向为现代轮机工程，（Ｅ?ｍａｉｌ）ｙｌｄｌｕ＠ｓｈｍｍ．ｅｄｕ．∞ 万方数据 ２９ 操帆，必须使风帆操作达到一定的自动化程度，即控制系统能够根据风帆本身的空气动力性能以及外界的风向、风速等信息，发出张帆、收帆和转帆等指令．文献［２］曾利用船模试验水池，将风帆模型倒置于水中，利用水流与帆叶的相对运动获得风帆的流体 动力性能．本文则直接利用某大学ＴＪ一１号低速风 洞实验室，对６种风帆模型进行静力五分量的测力试验，测试风帆的空气动力性能．１ 试验设备和试验模型 １．１风洞 试验所用的ＴＪ一１边界层风洞是吸人式低速直 流风洞，其试验段长１４ｍ，宽１．８ｍ，高１．８ｒｎ，收缩比３．５６，紊流度＜１％．通过计算机控制直流电机风扇系统的运转，能够方便、精确地在２—３０ｍ／ｓ之间连续调节试