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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/61201
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor郭真祥
dc.contributor.authorBo-Yen Chenen
dc.contributor.author陳柏延zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T10:52:44Z-
dc.date.available2014-08-14
dc.date.copyright2013-08-14
dc.date.issued2013
dc.date.submitted2013-08-09
dc.identifier.citation[1] 交通部網站。取自:http://www.motc.gov.tw/ch/index.jsp
[2] Friedrich Mewis,Uwe Hollenbach,”Special Measures For Improving Propulsive Efficiency”,HSVA NewsWave 2006/1。2006。
[3] KRISO網站。取自:http://www.nmri.go.jp/cfd/cfdws05/
[4] 何苗等人。舵球幾何參數對螺旋槳水動力性能的影響。武漢理工大學學報第三十三卷第七期。2012。
[5] 汪群從與丁錫鏞(民69年)。船用流體力學。臺北市:聯經出版事業公司。
[6] 李昭功等人(民90年)。商船設計之基礎〈上〉。 臺北市:大中國圖書公司。
[7] Keh-Sik Min., Seon-Hyung Kang.(2010). Study on the form factor and full-scale ship resistance prediction method. Marine Science and Technology.
[8] Carlton, J.S. (1994). Marine Propellers and Propulsion. London: Butterworth Heinemann.
[9] 柯永澤,王治平。船舶反動舵設計與解析。中國造船暨輪機工程學刊第十卷第一期。1991。
[10] 柯永澤。螺槳艉流中導流翼之最佳化。中國造船暨輪機工程學刊第十一卷第一期。1992
[11] 王云珊。貨櫃船自推試驗之計算模擬。國立台灣大學。台北市。
[12] 周彤。解佈於二元體之多項式方程組之快速窮舉法(碩士論文)。國立台灣大學。台北市。2009
[13] 游文廣。植基於梯度的邊緣方向預測的改良式可回復資料隱藏演算法(碩士論文)。國立台灣科技大學。台北市。2010
[14] 2011, STAR CCM + User Guide (Version 6.02.008)
[15] 周文祥(民98)。穿浪式雙體船之阻力計算與分析(碩士論文)。國立台灣大學,台北市。
[16] Launder, B.E., Spalding , D.B.(1974). The numerical computation of turbulent flows. Meth: MechAnd Eng. p. 269-289.
[17] 王柏文。利用CFD方法計算貨櫃船於規則波中附加阻力之研究。國立台灣大學,台北市。
[18] NACA 4 digit airfoil generator。http://airfoiltools.com/airfoil/naca4digit
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/61201-
dc.description.abstract舵的幾何形狀在船舶操縱性上扮演重要的角色。一個設計優良的節能舵不僅需提供足夠轉向力,更可以有效回收利用螺槳後方的旋向流場動能以改進推進效率。本研究以KRISO之貨櫃船(KCS)及其附屬之五葉螺槳(KP505)幾何模型為計算模擬之對象,該項幾何模型資料係針對計算比較之需要而公開發表的,另外以參數化方式設計S型節能舵置於船艉。數值模擬方法採用雷諾平均納維-斯托克斯方程式(RANS)求解整體流場,其中搭配適當的紊流模型以解析周圍流體作用於船體的阻力。螺槳旋轉產生向前推力則選用旋轉參考座標系之技術,模擬非穩態螺槳作動。將阻力與推進性能兩者計算結果與實驗值進行比較,顯示皆在合理範圍之內。參數化S型節能舵則以Rhinoceros之外掛程式Grasshopper做系統性參數化設計,共使用11個參數來定義節能舵之幾何造型。最後加入舵進行自推實驗模擬,並進一步分析整體節能效率。在最佳化計算中,則挑出設計變數─S型線扭轉中心點位置、S型線中三點斜率及最大拱高偏移量三個參數做最佳化設計。另外以創新之〝Pivot〞方法調整S型節能舵之各段面偏轉角度,並將此方法延伸為可控參數,計算不同船速下之最佳S型節能舵外型。zh_TW
dc.description.abstractA rudder is a device used to maneuver a ship by redirecting the fluid past the hull, thus imparting a turning or yawing motion to the craft. The rudder for containerships operates behind the propeller and encounters non-uniform inflow. In additional to the lateral forces exerted by the foil sections, S-type rudders incorporate functions to retrieve the rotational momentum loss from the wake field of the propeller.
In the presented research the KRISO containership (KCS) hull model and the five-blade propeller (KP505) were chosen. The ship equipped with a balanced streamlined rudder composed of NACA sections. The S-type rudder was modeled parametrically by adding cambers onto each foil section to adapt to the velocity field in the wake. The camber distribution was modeled by a cubic B-spline curve and assigned four geometrical parameters. A controllable pivot moving laterally and chordwisely was added to tune the overall angle of attack of the rudder. The innovative dual-pivot mechanism provides controls over the lateral forces for steering, but also the magnitudes of recovering energy in different operational conditions.
The analysis was done by the RANS numerical methods with standard k-epsilon turbulence model. The moving reference frame (MRF) method was used to simulate the rotating propeller relative to the hull and rudder. The self-propulsion condition was achieved and agreed to experimental results. The geometric parameters for the rudder were studied systematically and the optimal combination was found that the drag force of the S-type rudder was reduced by 20%. The movements of the pivot proved to affect the efficacies of ship maneuvering as well as the energy saving.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T10:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013
en
dc.description.tableofcontents口試委員審定書………………………………………………………………………….
致謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
Chapter 1 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 5
1.3 文獻回顧 6
1.3.1 船艉節能裝置分析 6
1.3.2 裸船試驗 7
1.3.3 螺槳單獨試驗 10
1.3.4 自推試驗 12
1.3.5 S型節能舵 13
1.4 研究方法 14
Chapter 2 幾何尺寸與數值理論基礎 18
2.1 幾何尺寸 18
2.2 統御方程式 20
2.3 紊流模型 21
2.4 自由液面 22
2.5 數值離散方法 23
2.6 網格建構方法 23
2.7 網格獨立性理論 24
2.8 最佳化理論 24
Chapter 3 船艉及螺槳後方流場模擬驗證 26
3.1 裸船試驗 26
3.1.1 流場範圍 26
3.1.2 邊界條件 29
3.1.3 網格獨立性 30
3.1.3.1邊界層網格獨立性 30
3.1.3.2艏艉流場網格局部加密 31
3.1.4 有自由液面裸船試驗模擬與實驗比較 34
3.2 單獨螺槳試驗 36
3.2.1 流場範圍 36
3.2.2 邊界條件 39
3.2.3 螺槳旋轉方法 39
3.2.4 網格獨立性 40
3.2.5 單獨螺槳性能計算結果與實驗之比對 42
3.3 自推試驗 45
3.3.1 自推試驗計算方法 45
3.3.2 無自由液面裸船試驗 46
3.3.3 自推試驗流場範圍 57
3.3.4 自推試驗邊界條件 59
3.3.5 自推試驗計算結果 60
Chapter 4 S型節能舵參數設計及模擬計算 64
4.1 參數化S型節能舵節能原理 64
4.2 參數化S型節能舵設計 67
4.2.1 舵高及舵長 67
4.2.2 斷面翼型選擇 68
4.2.3 Pivot旋轉法 74
4.2.4 S型節能舵建造流程 76
4.2.5 S型節能舵參數選擇 76
4.3 加入S型節能舵之自推試驗模擬計算 77
4.3.1 流場範圍 77
4.3.2 邊界條件 82
4.4 加入S型節能舵之自推試驗模擬計算結果 83
4.4.1 Exhaustive Search模擬計算 83
4.4.2 Gradient-Based模擬計算 84
4.4.3 可控參數C模擬計算 86
Chapter 5 結論 89
dc.language.isozh-TW
dc.titleS型節能舵幾何之參數化設計及計算模擬zh_TW
dc.titleParametric Design and Numerical Simulation of S-type Energy Saving Rudderen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear101-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee黃正利,蔡進發,陳柏汎
dc.subject.keyword節能舵,幾何設計計,算流體力學,zh_TW
dc.subject.keywordenergy saving rudder,en
dc.relation.page91
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2013-08-09
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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