气泡减阻
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船用气泡减阻技术发展船用气泡减阻技术发展早在十九世纪30年代俄国和瑞典科学家就提出设想:在运动船舶的船体外表面和水之间,引入空气和排气形成气幕,可以大幅减少运动船舶总阻力。
然而,这一设计思想在工程技术实践中却并不容易实现。
因此,目前真正用于实船的仅为俄罗斯等极少数国家。
气泡船(air cavity craft)也有称作空气润滑船(air-lubricated-hull craft)或气浮船(air ride express)的,它是高性能船型中的一种。
其工作原理是把空气引入船底,在船底表面形成气水混合的两相流,从降低液体粘性系数的角度来减小艇体的摩擦阻力,达到高速航运的目的。
1949年底,瑞典哥德堡船模试验池的Edstrand提出了气膜减阻原理,但由于空气会自由地飘离船体表面,无法形成气膜,试验没有取得成功。
60年代后,各国对怎样锁定气膜进行了深入研究,基本上形成了两种思路。
第一种思路是在平底船上开设一个凹进船底的平面,四周用板材围起来,在船底凹面内通以压缩空气,使大部分气体封存在船底,当然难免还有一小部分气体随船体的移动从船底边缘逃逸出去。
这类技术主要应用在低速运输船上,如驳船、货船和大型油船。
在我国黑龙江水运科学研究所研究的垫气驳就属于这一类,并于1982年在黑龙江航运的驳船上应用成功。
在正常运营航速(Vs=9km/h)下,阻力可比原船型减小30%,而消耗在压缩空气上的功率只占总功率的3%,节能效果十分显著。
第二种思路是将船底下的一层薄薄的气膜扩展成一个增压气室,最终将演变成侧壁式气垫船,成为另一类高性能船型。
80年代以来,前苏联、法国、美国、澳大利亚、荷兰等国把气幕减阻技术拓展到高速船上,建造了实艇并投入航运。
英国、日本、韩国等也相继开展了研究设计工作,但未见到实船下水的报导。
气幕减阻技术进入90年代,尤以俄罗斯的研究设计工作最为突出,他们将其作为继水翼艇之后的新一代高性能船型走俏国际航运市场。
低速船舶微气泡减阻数值研究
赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2024(28)3
【摘要】为了研究船舶微气泡减阻规律,本文基于OpenFOAM中两相欧拉数值模型,对低速散货船进行微气泡减阻数值研究。
对气液两相分别建立控制方程,考虑五种相间作用力及气泡聚合和破碎,采用考虑气泡影响的改进k-ε湍流模型,忽略自由面影响,采用叠模模型研究喷气量、气泡直径、航速及吃水等因素对船舶微气泡减阻的影响,分析气体体积分数、湍流粘度和气泡直径分布等。
结果表明:微气泡可以同时减少船舶摩擦阻力、粘压阻力和总阻力;喷气量直接影响减阻率,喷气量越大,减阻率越高;较小气泡的平均气体体积分数较大且气体分布更均匀,同时湍流运动粘度较小,可以更有效减阻;气泡沿着流向会聚并,气泡越小聚并越剧烈;较高航速和小吃水更有利于减阻。
【总页数】11页(P368-378)
【作者】赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院;大连理工大学船舶工程学院;工业装备结构分析国家重点实验室;江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】U661.1
【相关文献】
1.船舶微气泡减阻数值试验研究
2.船舶微气泡润滑减阻的研究进展与数值模拟
3.不同喷气形式对船舶微气泡减阻效果的数值模拟研究
4.二维船舶微气泡减阻数值模拟
5.船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究
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气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种通过在船舶、飞行器等结构表面产生气泡层,减少摩擦阻力,提高运动效率的技术。
其原理基于两个基本物理学原理:表面张力和吸附作用。
当水或空气流经一个平坦、水平的表面时,由于表面张力,液体与固体之间会形成一个细小的湿润区域,称为“表面水膜”,并形成
阻力。
气泡减阻系统通过在表面注入气泡,使其聚集在一起形成气泡层,覆盖在表面上,从而打破了表面张力,大大降低了液体与固体之间的接触面积,从而减少了摩擦阻力。
此外,气泡减阻系统还利用了吸附作用。
气泡层表面的气泡与水或空气之间会发生分子间吸引力,从而吸附在表面上。
这种吸附作用可以形成一个稳定的气泡层,保持气泡在表面上的位置,不易破裂或漏气。
综上所述,气泡减阻系统通过利用表面张力和吸附作用,形成稳定的气泡层,降低摩擦阻力,提高运动效率。
该技术已广泛应用于船舶、飞行器、水上运动器材等领域。
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气泡润滑减阻系统,船舶和控制方法我跟你说啊,气泡润滑减阻系统这事儿,我一开始真是瞎摸索。
我就知道这玩意儿对船舶来说那可能是个挺牛的东西,能让船跑起来更轻松高效啊。
我最初的想法特别简单,我就想啊,气泡嘛,那把气往船底弄不就得了。
我就找了个小模型船,搞了个简单的装置,就像咱们吹泡泡那个小管子似的,往船底吹气。
结果你猜怎么着,完全不行啊。
一是气泡不均匀,二是那气量根本控制不好,船跑起来晃晃悠悠的,感觉阻力还更大了呢,这就是我犯的第一个错。
后来我就去查阅各种资料,发现人家的气泡得有一定的大小、分布还有产生的频率啥的都有讲究。
我又重新捣鼓我的小模型船。
我就想啊,这气泡的产生就好比给蛋糕里打奶油,得均匀又适量。
那怎么能做到呢?我就去研究那种能精密控制气体流量的小阀门,就像水龙头控制水流那样去控制气流。
我还试过很多种进气的位置,船头、船侧、船底不同的地方都试了。
有一次我在船底靠前的位置进气,发现气泡能往后延伸得好一点,但还是不够理想。
我不断调整进气角度,就像调整淋浴喷头的方向那样,看看从哪个角度进气能让气泡分布得最广最均匀。
对于船舶的话,大船可就更复杂了。
在小船上取得的经验用到大船上可不那么容易。
比如说,要想为大船配备气泡润滑减阻系统,那供气设备就得特别强大而且稳定。
我就去调研那些大型的空气压缩机,发现有些虽然气量很大,但噪音太大,对船上环境影响不好,而且也费电,这是个失败的尝试。
再说说控制方法吧。
我觉得就像开车一样,得根据船的速度、行驶的状态来调整气泡产生的量和频率。
比如说船要加速的时候,可能就需要更多小而密的气泡来减少阻力。
但这个调整可不好搞,我尝试过用传感器去监测船的行驶数据,比如速度、水的压力啥的,根据这些数据来自动控制气泡的产生。
但是传感器的数据有时候不准确,可能是受到水里杂物或者波浪的影响。
所以我又得想办法让传感器更精确,就好比给它戴上眼镜,只看它该看的东西。
这气泡润滑减阻系统啊,每一步都充满了挑战,成功之前不知道要失败多少次,但每次失败都是一次学习的机会。
提高气泡船减阻率的技术措施气泡船是一种采用气泡技术来减少阻力的船只。
气泡总是在水中提供了额外的浮力,从而减少船体的直接接触,使得船的运行更加流畅和高效。
同时,气泡技术还可以提高船只的操纵性、深度控制能力和减少燃油的消耗。
在这篇文章中,我们将研究如何提高气泡船的减阻率,并且减少船只的能量消耗。
1.改善气泡生成技术气泡生成技术直接影响气泡船减阻率的高低,因此改善气泡生成技术可以提高气泡船的性能。
目前气泡生成技术主要有机械式、流动式和超声波式等多种类型,其中超声波式可产生质量和稳定性最高的气泡。
2.优化气泡密度与深度气泡密度和深度都是影响气泡船减阻率的因素。
研究表明,气泡密度达到一定的阈值后,会引发微小涡流,从而起到进一步减阻的作用。
因此,通过优化气泡密度与深度,可以产生最佳的气泡船减阻效果。
3.设计最佳气泡引导结构在气泡船的设计阶段,需要特别考虑气泡的引导结构,以确保气泡能够被精确地引导到船体表面上。
此外,需要结合船只大小和形状等因素进行气泡引导结构的差异化设计,以提高气泡船的减阻率。
4.选用合适的新材料使用高性能降阻涂料、气动表面涂层等先进的新材料可以降低摩擦阻力和表面阻力,进一步提高气泡船的减阻效果。
5.优化船舶推进动力气泡船减阻率的高低与船舶推进动力的关系密不可分。
因此,设计船只推进系统时,需要结合气泡船特性选择合适的动力设备,以提高推进系统效率的同时,提高气泡船减阻率。
总之,气泡技术因为具有其独特的减阻优势,被广泛应用于气泡船领域。
然而,在现实应用中,如何进一步提高气泡船减阻率,仍然是研究重点。
以上措施不仅可以提高气泡船减阻率,还可以减少船只能量消耗,降低航行成本。
因此,我们可以通过不断的技术创新和优化来提高气泡船的性能,为海洋交通提供更安全、更高效的服务。
相关数据指的是与气泡船、减阻率、推进动力等相关的数据,包括但不限于气泡密度、气泡深度、船只推进功率、船舶速度等。
这些数据对于研究气泡船的性能和减阻效果具有重要的意义。
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种能够减小流体阻力的技术。
其原理是向流体中注入气泡,通过气泡的存在,能够改变流体的流动状态,减小流体的粘滞阻力和湍流阻力,从而达到减小流体阻力的目的。
气泡减阻系统的工作原理基于以下两个方面:
1. 气泡的形成与扩散
气泡形成的原因是由于在流体中存在的微小气泡,在流动的过程中不断地合并,最终形成了大的气泡。
这些气泡在流体中不断地扩散,从而改变了流体的流动状态。
在气泡减阻系统中,通过控制气泡的形成和扩散,能够有效地减少流体的阻力。
2. 气泡的运动状态
气泡在流体中的运动状态也影响着气泡减阻系统的效果。
在一定的流速下,气泡的运动状态会受到流体的阻力和重力的影响,其运动状态可以分为四种:上浮、下沉、停留和漂移。
其中,上浮和下沉状态对于气泡减阻系统的效果最好,能够有效地减小流体阻力。
总的来说,气泡减阻系统的原理是通过控制气泡的形成和运动状态,改变流体的流动状态,从而减小流体的阻力。
这种技术在石油勘探、船舶运输等领域有着广泛的应用前景。
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波浪气泡减阻
"波浪气泡减阻"这个词组似乎是涉及到流体力学或者船舶设计方面的概念。
在船舶设计中,减阻是指通过减少水流对船体的阻力,从而提高船舶的速度和燃油效率。
波浪和气泡是两种常见的减阻技术手段。
波浪减阻:通过设计船体的外形或者采用特殊的船体结构,可以减少船体在水中航行时产生的波浪,从而降低水流对船体的阻力,提高船舶的速度和效率。
气泡减阻:气泡减阻技术是通过在船体底部释放气泡,形成一层气泡薄膜,减少水流与船体表面的摩擦阻力,从而降低船舶的阻力,提高速度和燃油效率。
这些技术都是为了优化船舶的设计,提高船舶的性能和效率。
希望这个解释能够帮助您理解这个词组的含义。