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流體力學(xué)在船舶中的應(yīng)用范文1
在這次會(huì)上，以他為技術(shù)代表的中國船舶工業(yè)專家團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用他多年在船舶耐波性理論計(jì)算船舶波浪增阻方面積累的居于國際前沿的豐富論據(jù)，了日本專家提出的一套按照他們的算法計(jì)算船舶能效性能的設(shè)計(jì)方案，避免了中國造船業(yè)在制定國際通行的船舶設(shè)計(jì)能耗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)受到的沖擊，為維護(hù)國家利益發(fā)出了“中國聲音”。
“我并不是一名政治家，而是一名純粹的技術(shù)學(xué)者，只知道用事實(shí)和數(shù)據(jù)說話。但我確實(shí)因自己多年所學(xué)能為自己的國家做點(diǎn)貢獻(xiàn)而感到高興。”“勤來半生學(xué)，常為祖國憂”。這或許，就是段文洋多年躬身耕耘的真實(shí)寫照。
事實(shí)上，作為中國船舶與海洋工程研究領(lǐng)域的中堅(jiān)一員，近年來段文洋在專業(yè)領(lǐng)域取得的系列創(chuàng)新成果，以及他在推動(dòng)國際間的學(xué)術(shù)交流和他在人才培養(yǎng)等方面所取得的實(shí)實(shí)在在的成績(jī)，為業(yè)界所共識(shí)。
談經(jīng)歷：
沐浴師恩完成人生蛻變
有誰會(huì)想到，這樣一位在專業(yè)領(lǐng)域里出名的海洋船舶專家，最初與海結(jié)緣卻顯得有些“誤打誤撞”。
時(shí)至今天，段文洋身上依然還有著農(nóng)村娃那份特有的純樸和爽朗。他出生于1967年，河北人。憑借聰穎的天資和辛勤的努力，以優(yōu)異的成績(jī)一躍成為天之驕子。
“因?yàn)槭菑霓r(nóng)村里出來的，填報(bào)志愿時(shí)對(duì)學(xué)校和專業(yè)都不了解，所以征詢了一下周邊大家覺得比較懂的人的意見，我告訴他我只有一個(gè)最樸素的想法，就是要離開農(nóng)村。他說那要不你就選船舶工程吧，學(xué)跟海洋相關(guān)的專業(yè)至少你應(yīng)該不用再回到農(nóng)村。又因?yàn)樘齑笫钱?dāng)時(shí)華北一帶數(shù)一數(shù)二的理工科學(xué)校，所以就這樣上了天大海船系船舶工程專業(yè)。當(dāng)時(shí)第一選擇填的是船舶，第二是內(nèi)燃機(jī)。現(xiàn)在想想命運(yùn)有時(shí)候真是充滿戲劇性。當(dāng)初給我意見的人或許也不是很了解船舶這一專業(yè)，而且天大當(dāng)時(shí)最好的專業(yè)不是船舶反而是內(nèi)燃機(jī)。但如今回頭看，這一選擇也不壞，我就是一顆螺絲釘，到哪里就在哪里發(fā)光……”回憶起當(dāng)初填報(bào)志愿的趣事，段文洋還忍不住拿自己的經(jīng)歷調(diào)侃一番。他說自己最幸運(yùn)的事就是總在人生十字路口遇上引路人。而這，在后面的經(jīng)歷中也多有體現(xiàn)。
就這樣，一個(gè)懷抱純樸夢(mèng)想的農(nóng)村娃，誤打誤撞地與海結(jié)緣。隨著時(shí)間的推移，他對(duì)專業(yè)、對(duì)那片海的深情也日漸升溫，從此再?zèng)]離開過。秉持一貫勤懇扎實(shí)的作風(fēng)，在天大的幾年時(shí)間里，他的成績(jī)一直排在班級(jí)前三名。本科畢業(yè)在即，他拿到了推薦讀研的名額。又在師長的推薦下，慕名前往哈爾濱船舶工程學(xué)院深造。那里，是影響他一生的地方――
“腳踏白山黑土，胸懷萬里海天……”這是一座歷史悠久、名人輩出的學(xué)府。這里不僅是國內(nèi)第一艘實(shí)驗(yàn)潛艇、第一艘水翼艇、第一臺(tái)艦載計(jì)算機(jī)等國內(nèi)重大科研成果的孕育基地；而且還是很多海洋工程人才的孕育搖籃。這里既有白發(fā)蒼蒼、品德高尚的學(xué)術(shù)巨匠；也有兢兢業(yè)業(yè)、循循善誘的名導(dǎo)恩師……
當(dāng)背著一身簡(jiǎn)單行囊，只身搭火車北上的“農(nóng)村娃”段文洋置身在這所巍巍學(xué)府，立即被它的氣韻深深吸引，但他的尋師之路并不是很順利，不是中意的導(dǎo)師不招收研究生，就是專業(yè)方向不對(duì)。好在一位師兄的話提點(diǎn)了他。這位師兄建議他追隨專業(yè)領(lǐng)域的名師――賀五洲教授。但賀老師的專業(yè)是段文洋相對(duì)較弱的流體力學(xué)。“不會(huì)你可以學(xué)嘛！”一句話點(diǎn)醒了段文洋。是的，不會(huì)可以學(xué)，只要有心總能學(xué)明白。從此，這句話成了帶他攻克一個(gè)又一個(gè)未知難題的精神指引。
至今，段文洋還記得很清楚。那天，他只身前往賀老師的家里，言辭懇切地告訴他：“我想跟您學(xué)流體力學(xué)，雖然我自認(rèn)為原來基礎(chǔ)不是很優(yōu)秀，但我很想把它學(xué)明白……”賀老被他的誠懇和信心所感動(dòng)，決定將他收歸門下。這是一位出了名的細(xì)致嚴(yán)師，在他的指導(dǎo)下，段文洋進(jìn)步很快，迅速在這一領(lǐng)域夯實(shí)了基礎(chǔ)。
在段文洋的研究思路和哲學(xué)思辨逐漸成型之際，他很幸運(yùn)地遇上了人生旅途的又一位重要恩師――戴遺山教授。他是我國船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的著名專家，在國際水動(dòng)力學(xué)界享有盛譽(yù)，在長達(dá)半世紀(jì)的科研和教學(xué)工作中，培養(yǎng)了一大批專業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。在段文洋的記憶深處，戴先生亦師亦友，不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，而且對(duì)他的生活也關(guān)懷備至。在他的影響下，段文洋對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的國際前沿問題有了更深入的探索，并形成了自己的體系。
段文洋一直以人生路上不同的成長階段都有“貴人”提點(diǎn)而感到幸運(yùn)和自豪。他們各自身上閃爍的光芒，無論是從研的態(tài)度還是做人做事時(shí)所展現(xiàn)的精華品質(zhì)，對(duì)他來說都是一筆寶貴的人生財(cái)富，值得他用一生去學(xué)習(xí)和品味。也正是這些“財(cái)富”，讓他在近30年漫長的科研道路里，一路披荊斬浪，收獲了常人難以匹及的碩果――
勤科研：
機(jī)遇留給有準(zhǔn)備、會(huì)創(chuàng)新的人
每每談及自己研究的對(duì)象，段文洋總是充滿感情。
人類自誕生以來，就從未停止過對(duì)海洋的探索。而這一切的前提，都離不開一種最基本的工具――船舶，它是人類探索和開發(fā)利用海洋的功臣。但是，您知道船舶是如何浮立于藍(lán)海之中嗎？當(dāng)它受到風(fēng)、浪等外力作用時(shí)如何能像“不倒翁”一樣不倒？而它又是如何實(shí)現(xiàn)在水、甚至風(fēng)浪的阻行中安全、舒適地向前行駛，且保持可控的？這些，實(shí)際上與船的浮性、穩(wěn)性、快速性、耐波性等基本性能有關(guān)。
從史前的原始木筏，到今天的高科技船舶，人類無窮的智慧和創(chuàng)造力也在船舶上得到了完美體現(xiàn)。如今，依然有一群專家，為了使船舶性能達(dá)到更高目標(biāo)而不斷努力。段文洋，是其中一員。20世紀(jì)90年代初，在跟隨賀五洲教授攻讀碩士學(xué)位的時(shí)候，他逐漸總結(jié)出了一套自己的研究思路和方法，并開始“站在前人的肩膀上”嘗試創(chuàng)新。
設(shè)計(jì)耐波性能良好的船舶、保障船舶海浪中航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性都離不開船舶耐波性的合理預(yù)報(bào)。其核心科學(xué)問題就是航行浮體對(duì)波浪的繞射問題和航行浮體的水波輻射問題。行內(nèi)有句通俗的話來概括這兩種問題，即假設(shè)水動(dòng)船不動(dòng)時(shí)，就是繞射問題；而船動(dòng)水不動(dòng)時(shí)，就是輻射問題。
傳統(tǒng)采用二維切片理論來解決這一問題。該理論雖然簡(jiǎn)單，但水動(dòng)力計(jì)算采用線性自由面水波假設(shè)，沒有考慮非線性自由面條件。
段文洋通過細(xì)心研究發(fā)現(xiàn)，賀五洲教授創(chuàng)新性地用簡(jiǎn)單格林函數(shù)方法解決了浮體二階水波輻射問題，而繞射問題沒有解決，在導(dǎo)師的鼓勵(lì)下，他針對(duì)二階繞射速度勢(shì)問題，提出了匹配邊界積分方程算法，大大提高了二階波浪載荷求解的精度和效率。
“在這一問題的解決過程中，我深刻體會(huì)到賀老師的品行風(fēng)格，這實(shí)際上是與他之前的工作創(chuàng)新水平類似的工作，他沒有做可能也是因?yàn)檫@一原因，而當(dāng)我要去做時(shí)，他不但鼓勵(lì)我，而且一點(diǎn)一點(diǎn)地將過去的積累和見解都傳授給我，讓我少走了很多彎路，尤其是在寫論文的時(shí)候，大到方向的把控、小到哪怕一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，他都層層把關(guān)、無微不至……”段文洋回憶說。
在興趣的指引下，段文洋僅用一年時(shí)間就把這一創(chuàng)新性工作做完了。盡管可以畢業(yè)了，但是他并不急于一時(shí)，彼時(shí)賀教授拿到了哈爾濱工程大學(xué)史上第二個(gè)國家自然科學(xué)基金，而這一基金涉及的項(xiàng)目與一個(gè)居于國際前沿的研究課題――數(shù)值水池相關(guān)。“與以往偏向工程不同，基礎(chǔ)研究能夠幫助我們更深入理解事物。”做這一項(xiàng)目，段文洋和賀五洲教授做學(xué)問的初衷是一樣的。而他后來在數(shù)值水池領(lǐng)域所取得的一系列創(chuàng)新成就，都得益于這次基礎(chǔ)研究。
1993年碩士畢業(yè)時(shí)，段文洋將他在二階波浪繞射速度勢(shì)理論方面的探索和在數(shù)值水池基礎(chǔ)研究方面的成果集結(jié)成，贏得了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
“萬丈高樓平地起”，吃到創(chuàng)新甜頭的段文洋更能體會(huì)到創(chuàng)新的可貴。因而在跟隨博士生導(dǎo)師戴遺山從事科學(xué)研究的時(shí)候，他毫不猶豫地選擇了當(dāng)時(shí)在國際領(lǐng)域都沒人做過的船舶大幅運(yùn)動(dòng)非線性水動(dòng)力研究。為研究這一命題的可行性，他用了將近半年的時(shí)間。而在研究的一年多時(shí)間里，他經(jīng)歷了無數(shù)次失敗。“創(chuàng)新不可能永遠(yuǎn)是一帆風(fēng)順的”，對(duì)創(chuàng)新深有體會(huì)的他顯然知道挑戰(zhàn)難免要嘗到失敗，而他更享受一番磨礪過后柳暗花明的成就感和價(jià)值感。為早日尋找到他所需要的解決方法，那段時(shí)間里，他沒日沒夜地埋首于國內(nèi)外各種相關(guān)文獻(xiàn)中。浩瀚書海里潛藏的巨大知識(shí)寶庫，不僅能夠幫助他尋找解決方法的靈感，還為他之后將專業(yè)領(lǐng)域里的相關(guān)知識(shí)和頂尖科學(xué)家信手拈來埋下了深刻伏筆，福及一生。
“在整理博士論文時(shí)，我深刻體會(huì)到了戴老師的精益求精和精深的學(xué)術(shù)造詣。在他指導(dǎo)下，我摒棄了之前論文平鋪直敘的寫法，而是從問題引導(dǎo)至方法，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，充分?jǐn)[出論證和論據(jù)形成思辨體系……”這一論文最終獲得了教育部首屆全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)。
“永遠(yuǎn)前進(jìn)”，是段文洋的一貫態(tài)度。雖然科研取得了一定的成績(jī)，但他并沒有滿足于此停滯不前，而是抓住一切機(jī)會(huì)不斷提高自己。
博士畢業(yè)后，段文洋留校任教，日子過得相對(duì)平穩(wěn)。于是他又到中國艦船研究院船舶與海洋工程博士后流動(dòng)站（702所）做了兩年的博士后。且于1998年前往英國Southampton University任皇家學(xué)會(huì)研究員。
僑居海外的一年時(shí)間里，段文洋除了日常的科研工作，把大部分時(shí)間都放在了圖書館。他把國際專業(yè)領(lǐng)域里的文獻(xiàn)和著名期刊幾乎都讀了個(gè)遍，為自己儲(chǔ)備了很多居于國際前沿的知識(shí)和思想。這邊在國外全心積累的同時(shí)，那邊國內(nèi)的好消息紛至沓來：先是他的博士論文獲得全國百篇優(yōu)秀論文獎(jiǎng)，并因此可以獲得申請(qǐng)專項(xiàng)資助的機(jī)會(huì)；二是他申請(qǐng)的國家自然基金獲得批復(fù)；再就是先后獲得新世紀(jì)優(yōu)秀人才、長江學(xué)者特聘教授……
雖然身居海外科學(xué)殿堂，但大洋彼岸祖國對(duì)優(yōu)秀人才張開的懷抱讓段文洋在結(jié)束工作后義無反顧地回到了這片能助他實(shí)踐夢(mèng)想的溫土，憑借各項(xiàng)資助，加上他在國際領(lǐng)域積累的前沿學(xué)術(shù)知識(shí)和廣闊的人脈，此后，他的科研之路顯得更具前瞻，融會(huì)貫通、游刃有余。
新世紀(jì)之交，段文洋的研究方向在原基礎(chǔ)上向更深、更廣的領(lǐng)域延伸，面向高性能艦船、節(jié)能減排船舶、新型深海平臺(tái)等船舶與海洋工程領(lǐng)域發(fā)展前沿需求，系統(tǒng)地研究和發(fā)展了船舶與海洋浮體在波浪中運(yùn)動(dòng)的水動(dòng)力學(xué)新理論，包括在海洋浮體波浪漂移力理論研究方面和在流體與結(jié)構(gòu)物砰擊模擬理論領(lǐng)域有諸多創(chuàng)新貢獻(xiàn)。系列成果發(fā)表在應(yīng)用海洋研究、海岸工程、倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊等國際期刊上。
尤其在數(shù)值波浪水池理論這一國際前沿領(lǐng)域收獲豐碩。近十年來，研究非線性波物相互作用的數(shù)值波浪水池技術(shù)（NWT）成為前沿，憑借對(duì)科學(xué)前沿敏銳的洞察力，段文洋利用優(yōu)博資助在這領(lǐng)域展開了深入探索研究。
2003年，前往英國倫敦訪問的段文洋在聽報(bào)告時(shí)了解到拉格朗日無網(wǎng)格法，他敏銳感覺到這一技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Γ∏稍趥惗貢暾业浇榻B這一技術(shù)的專著，回程時(shí)在飛機(jī)上就開始研究，一個(gè)禮拜后，他率先在船舶與海洋工程領(lǐng)域開展基于拉格朗日粒子的無網(wǎng)格SPH計(jì)算方法研究工作，并因此提出了高階精度的無網(wǎng)格K2_SPH新理論，發(fā)展了模擬波浪翻卷、破碎的全非線性數(shù)值水池新技術(shù)。此外，他還針對(duì)非線性和強(qiáng)非線性波浪模擬的挑戰(zhàn)，發(fā)展了可模擬三維非線性水波傳播的流體層析GN理論高效新方法。
值得一提的是，博士畢業(yè)后十幾年的時(shí)間里，他一直堅(jiān)持思考和研究高精度船舶水動(dòng)力計(jì)算理論方法，2010年，他獨(dú)創(chuàng)性地提出泰勒展開邊界元理論，解決水動(dòng)力學(xué)方面一直難于精確解出的非光滑邊界流體速度問題，終于達(dá)到了現(xiàn)有方法中的最高精度。這是2008年，段文洋教授與戴遺山教授合作中文專著《船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)的勢(shì)流理論》時(shí)的一個(gè)懸而未決的問題。
“回顧這些年，我其實(shí)就干了一件事情，就是圍繞數(shù)值水池這一大的研究方向在走，我一直堅(jiān)信只要確定了自己的目標(biāo)，你需要做的就是持之以恒地朝前走，不管走多遠(yuǎn)，你終會(huì)有所獲……”一生只干一件事情，對(duì)段文洋來說，惟一心一意，才能到達(dá)大洋彼岸。
奔未來：
承前啟后向深藍(lán)
“一花獨(dú)放不是春，百花齊放春滿園。”從20世紀(jì)80年代到新世紀(jì)初，十多年埋首向前，風(fēng)雨磨礪，當(dāng)年那個(gè)不知海為何物的農(nóng)村娃已經(jīng)成為國際船海專業(yè)領(lǐng)域知名的專家。而此時(shí)的他，肩上更多了份承上啟下，帶領(lǐng)學(xué)科發(fā)展和培養(yǎng)新人的重任。
從2001年至2009年間，他擔(dān)任了哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院副院長，且從2008年后擔(dān)任深海工程技術(shù)“高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃”（又稱“111計(jì)劃”）引智基地負(fù)責(zé)人。
近十年來，他一直積極致力于開展國際學(xué)術(shù)交流和引智工作，在“111計(jì)劃”支持下，他和團(tuán)隊(duì)引進(jìn)歐美大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的杰出人才為學(xué)校柔性教授。借助這些舉措和充分發(fā)揮他在海外人才的學(xué)術(shù)影響和聯(lián)系渠道，多年來團(tuán)隊(duì)引進(jìn)了很多國際領(lǐng)域的杰出人才來校工作和引薦海外先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)修學(xué)習(xí)等。深海工程科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新引智基地的設(shè)立有力地促進(jìn)了深海工程技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的發(fā)展和船舶與海洋工程學(xué)科創(chuàng)新。
“執(zhí)世界之手，與時(shí)俱進(jìn)”是段文洋篤定要走的路。引進(jìn)來的同時(shí)，他還不忘帶年輕的后輩們“走出去”。出去不僅是為了拓展視野，把先進(jìn)的技術(shù)和思想引為己用，還能讓世界認(rèn)識(shí)到中國近幾年來在船舶海洋工程領(lǐng)域所取得的成就，樹立起“海洋強(qiáng)國”的形象。
難忘新世紀(jì)初，段文洋開始有意識(shí)地領(lǐng)著學(xué)生去參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議時(shí)甚至還不為人所知；如今，他所在的團(tuán)隊(duì)在國際領(lǐng)域的交流已經(jīng)成為常態(tài)。說到段文洋，國際船海領(lǐng)域的很多知名專家都非常贊賞。而這一變化，得益于他多年來堅(jiān)持開展的國際交流活動(dòng)。
國際水波與浮體會(huì)議（IWWWFB）是海洋流體力學(xué)和水波研究領(lǐng)域的頂尖國際會(huì)議，旨在促進(jìn)這一領(lǐng)域里活躍、頂尖的科學(xué)家就前所未有的創(chuàng)新想法與年輕人充分交流和分享，段文洋早在十幾年前就堅(jiān)持參加這一會(huì)議，先后擔(dān)任IWWWFB2010大會(huì)主席和兩屆分會(huì)主席。
近幾年來，他還先后擔(dān)任了“國際海事技術(shù)會(huì)議-ICMT”2012大會(huì)主席、第7屆國際船舶流體力學(xué)會(huì)議IWSH主席；兩次在國際海事組織環(huán)保會(huì)（MEPC60）上代表中國做大會(huì)報(bào)告；曾任國際船模水池會(huì)議（ITTC）船舶在波浪中穩(wěn)性專家委員會(huì)任東亞區(qū)代表和委員……
“過去是我們坐飛機(jī)去國外參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議；如今我們也讓他們嘗嘗旅途的滋味兒，讓他們到我們這里來開會(huì)，我們來擔(dān)當(dāng)主角！”談笑間，一個(gè)海洋強(qiáng)國崛起的希望展現(xiàn)無疑。
談起自己的后輩，段文洋很欣慰。他的第一個(gè)博士生鄭興曾跟從吳國雄教授和馬慶位教授把無網(wǎng)格計(jì)算流體力學(xué)理論研究發(fā)展到了第4代；馬山、趙彬彬兩位團(tuán)隊(duì)的年輕教授都在各自的研究方向上學(xué)術(shù)頗有建樹，每個(gè)人都獲得了兩個(gè)以上國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目……曾經(jīng)，沐浴在戴遺山等老一代科學(xué)家的悉心教導(dǎo)下，無論是科研還是做人做事都獲益匪淺的段文洋，如今，也很想把那樣的品格潛移默化到未來一代身上，讓他們?cè)谖磥淼牡缆防锬軌蜓刂_的方向一路走得順暢。
流體力學(xué)在船舶中的應(yīng)用范文2
關(guān)鍵詞：船舶節(jié)能 船型 阻力 動(dòng)力裝置
中圖分類號(hào)：U664.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0070-02
由于船舶屬于一個(gè)整體，在節(jié)能方面，對(duì)船舶的考慮不應(yīng)該僅局限于對(duì)動(dòng)力裝置的考慮，還要從船的阻力和推進(jìn)效率等方面進(jìn)行考慮。尤其在面對(duì)目前油價(jià)不斷上漲的今天，單純降低能耗已經(jīng)無法滿足節(jié)省燃油費(fèi)用的需求。為了獲取經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的雙重利益，根據(jù)不同船型進(jìn)行總體調(diào)配，以從而節(jié)約成本、節(jié)省燃油費(fèi)、降低能耗使船舶推進(jìn)效率獲得提高。
1 幾種船舶節(jié)能性能分析
1.1 小水線面雙體船型
由于排水在水下，受到興波阻力的影響要小于其它小船，但是卻增加了摩擦阻力，因此，可以通過將大直徑低轉(zhuǎn)速的螺旋槳安裝到該型船中，可以更有利于水下水流工作，使推進(jìn)效率得到加強(qiáng)，從而達(dá)到節(jié)能效果。
1.2 雙艉鰭船型
由于艉片細(xì)長利于避免船舶受到波形干擾。同時(shí)，通過加長船艉壓浪長度使尾部的尾流分離狀況降低，減少了各方面帶來的阻力，并且通過片體螺旋槳軸的伸出，使槳軸間距加大0.5B左右，流場(chǎng)狀態(tài)得到改善等。該船型不僅航行好、速度快、阻力小，而且操作靈活方便，節(jié)能達(dá)26%以上。
1.3 球艉和球鼻艏船型
在船體水線艉部區(qū)設(shè)有端形體，通過流體力學(xué)原理不僅能夠降低興波阻力，而且還能夠減小激振力和提高推進(jìn)效率，使主機(jī)節(jié)省10%左右的功率；而后者根據(jù)實(shí)際船型設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)配，不僅能夠抵消球鼻艏與船體艏形成的波，還能夠調(diào)節(jié)船的縱傾，減低阻力，使節(jié)能效果達(dá)到15%以上。
除此以外，新型縱流槽和潛吃水肥大型船型也是目前國內(nèi)外船舶船型節(jié)能的最佳選擇。
2 加強(qiáng)推進(jìn)效率節(jié)能
為了使船舶推進(jìn)效率獲得加強(qiáng)，可以采用舵球、扭曲舵、漿前導(dǎo)流鰭、漿后自旋助推葉輪等匹配方式使船舶節(jié)能。首先，在螺旋漿后面的舵葉導(dǎo)邊和軸線處安裝舵球，并且與漿帽相對(duì)，球體和椎體分別在端部和向后延伸處。由于舵球的安裝正好填補(bǔ)了螺旋槳后面的低壓區(qū)，因此槳葉間的壓力被減小，增強(qiáng)了螺旋槳效率；其次，充分利用螺旋槳尾流處的能量，通過扭曲節(jié)能舵減小未打舵角時(shí)的阻力；第三，采用中央冷卻技術(shù)，中央冷卻系統(tǒng)是指各種設(shè)備的低溫部件和高溫部件都采用淡水閉式冷卻，在中央冷卻器中，實(shí)現(xiàn)低溫淡水和海水的熱量交換，與海水直接交換熱量的只有中央冷卻器，海水系統(tǒng)屬于開式冷卻。中央冷卻系統(tǒng)由海水系統(tǒng)、低溫淡水系統(tǒng)和高溫淡水系統(tǒng)組成。最后，為了減小水流對(duì)螺旋槳造成的影響，通過槳前導(dǎo)流鰭和槳后自旋助推葉輪，前者在改變與螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反的旋流情況下使螺旋槳效率提高達(dá)到節(jié)能效果，而后者主要是在槳尾流作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)形成附加推力使螺旋槳效率提高達(dá)到節(jié)能效果。例如：在500 t的海貨船上安裝扭曲舵后，其節(jié)能效果能達(dá)到10%左右。如下圖2所示。
3 船舶阻力減小節(jié)能
由于有很多因素都會(huì)使船舶阻力受到影響，因此，在減少船舶阻力方面可以通過優(yōu)化船舶的船型和線型、使船體粗糙度減少、船艉附體等方法來減少船舶阻力達(dá)到節(jié)能作用。一般的船型和線型有：球鼻艏、艉端球、球艉、艉鰭、縱流、小水面雙體等。其中，由于球鼻艏主要由雙球鼻構(gòu)成，因此，又稱減阻節(jié)能球鼻艏。如下圖1所示。
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該減阻球鼻艏能夠使興波阻力獲得有效減少，并使節(jié)能效果達(dá)到16%以上。當(dāng)船舶長期使用以后，船殼就會(huì)出現(xiàn)腐蝕和污底沉積嚴(yán)重等現(xiàn)象，導(dǎo)致耗油量增大。因此，采用防污涂料、電解海水防污、定期清理污底、打砂船殼板等方式減小船舶因粗造度形成的阻力。除此以外，將10 m微縫板安裝于船艏兩側(cè)，當(dāng)空氣噴出時(shí)所產(chǎn)生的微氣泡來減小受水的摩擦，從而節(jié)省燃油的消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。
4 加強(qiáng)船舶動(dòng)力裝置效率節(jié)能
歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，我國已經(jīng)步入世界焊接大國行列，在造船領(lǐng)域中位居世界第三位，但依然稱不上是焊接強(qiáng)國。造船焊接工藝方法多樣化一直是擺在造船焊接技術(shù)人員面前的重大課題。我當(dāng)前的造船焊接工藝及方法已經(jīng)超過四十種，已經(jīng)獲取船級(jí)社的認(rèn)可。高效焊接技術(shù)不但可以在散貨船、集裝箱傳以及油船等主力船型中進(jìn)行應(yīng)用，而且還廣泛應(yīng)用于液化天然氣船、大型散裝箱船、液化石油氣船以及大型油船等。
在船舶動(dòng)力裝置中，主機(jī)的合理選擇是加強(qiáng)船舶動(dòng)力裝置效率，達(dá)到節(jié)能最佳方式之一。因此，本文中將采用由主機(jī)和電動(dòng)機(jī)、主機(jī)離合器和電站管理系統(tǒng)、軸帶發(fā)電機(jī)和廢氣鍋爐，以及蒸汽透平發(fā)電機(jī)和動(dòng)力透平構(gòu)成的混合動(dòng)力裝置來降低船舶耗油量，達(dá)到最佳節(jié)能效果。首先，通過主機(jī)缸套水與掃、空氣熱能混合動(dòng)力裝置向鍋爐給水加熱，并回收排氣熱能，利用所形成的蒸汽控制蒸汽透平和動(dòng)力透平，從而控制發(fā)電機(jī)。其具體模式為：當(dāng)船舶輔助設(shè)備電能低于所提供的電能時(shí)，那么多余電能將通過軸帶電動(dòng)機(jī)使螺旋槳的輸出功率得到提高；相反，則通過軸帶電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充；當(dāng)主柴油機(jī)功率低于推進(jìn)功率時(shí)，通過熱能回收和副機(jī)驅(qū)動(dòng)軸帶電動(dòng)機(jī)使螺旋槳的輸出功率得到提高，相反，則通過副機(jī)驅(qū)動(dòng)軸帶電動(dòng)機(jī)，以提供航行動(dòng)力。不僅能夠使柴油機(jī)安裝功率得到減低、使推進(jìn)裝置的冗余性獲得提高，而且還能夠使電站管理系統(tǒng)得到優(yōu)化、減少耗油量和污染等。
總而言之，在船舶節(jié)能中，節(jié)能技術(shù)有許多種，除了加強(qiáng)推進(jìn)效率和船舶阻力減小，以及加強(qiáng)船舶動(dòng)力裝置效率外，管理和維護(hù)節(jié)能也是船舶節(jié)能技術(shù)中的不可缺少的。根據(jù)船舶實(shí)際情況綜合利用和選擇合適的節(jié)能方式，才能使節(jié)能效果達(dá)到最佳狀態(tài)。
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流體力學(xué)在船舶中的應(yīng)用范文3
起止時(shí)間：2011.4.18,2011.7.8---2011.7.22
哈爾濱6.18，地點(diǎn)哈爾濱江北造船廠，我們參觀了廠區(qū)現(xiàn)況。
大連7.8，于中國人民第七八一四廠，作者聽取了周老師關(guān)于工廠簡(jiǎn)介講座，之后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)305艇陳列處參觀及對(duì)展廳參觀。7.9,于鐵建賓館聽了大連廠資深專家金老師關(guān)于船舶總裝及工藝過程的講解。7.10,在大連老虎灘旁參觀104艦。7.11亦于鐵建賓館，聽取金老師關(guān)于船體建造工藝現(xiàn)狀各個(gè)流程的講座。7.12---7.14奔赴大連船舶重工集團(tuán)有限公司（CSIC）進(jìn)行為期三天的實(shí)習(xí):7.12上午，安全意識(shí)講座及大連船舶重工發(fā)展簡(jiǎn)史，主講人韓主任；下午對(duì)建造現(xiàn)場(chǎng)和船塢進(jìn)行了參觀。7.13上午，沙明文科長對(duì)船體設(shè)計(jì)展開了詳細(xì)的敘述；下午，有關(guān)老師進(jìn)行了船舶總體相關(guān)介紹；。7.14上午，袁工程師講述輪機(jī)工藝概況；下午，原哈工程船舶工程學(xué)院教授佟福山講述了造船業(yè)的特點(diǎn)及現(xiàn)在學(xué)習(xí)對(duì)未來工作的影響。7.15，作者前往大連船舶重工海洋工程有限公司場(chǎng)地對(duì)鉆井平臺(tái)進(jìn)行參觀。7.16，參觀軍港701號(hào)獵潛艇，潛艇上軍士介紹關(guān)于獵潛艇的一些概況。7.17，作者先去中遠(yuǎn)船務(wù)（COSCO）大連總部對(duì)公司整體有一定的了解，之后去中遠(yuǎn)船務(wù)大連工地坐車現(xiàn)場(chǎng)參觀。中午趕赴旅順開始4天旅順的實(shí)習(xí)。
旅順7.18先去大連濱海船廠，之后于中鐵渤海輪渡碼頭觀看煙大輪渡靠岸情景。7.19，上午去6號(hào)碼頭參觀164號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，下午去5號(hào)碼頭參觀北油560補(bǔ)給艦。7.20
二、實(shí)習(xí)收獲和體會(huì)
在本次實(shí)習(xí)之前，雖然在船舶工程學(xué)院學(xué)習(xí)了2年，但是對(duì)船舶的認(rèn)識(shí)還是比較缺乏的，尤其對(duì)船舶的整體和感官上的認(rèn)識(shí)甚少。另外，作者一直對(duì)船舶方向的工作性質(zhì)和以后可能從事的工作方面沒有太多的考慮。經(jīng)過這次的實(shí)習(xí)，可以說自己在多方面有了很大的進(jìn)步，特別是在以后從事工作方面有了一定深入的思考和規(guī)劃。另外，不但實(shí)際見到真正的船體結(jié)構(gòu)實(shí)物，親眼見證書本上所記敘的船舶構(gòu)造組元，也明白了書本知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)之間相輔相成的關(guān)系。當(dāng)然，自己的專業(yè)知識(shí)依然很少，還得不斷的努力學(xué)習(xí)，不斷的向目標(biāo)靠近。
本次在技術(shù)層面上自己的收獲主要體現(xiàn)在以下方面：
1. 通過相關(guān)專業(yè)講座，我加強(qiáng)了船舶專業(yè)性相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，了解船舶行業(yè)的運(yùn)營模式，了解船舶工業(yè)從提出需求、下訂單、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用的全過程生命周期；并了解了船舶的建造的幾個(gè)基本工藝流程，生產(chǎn)設(shè)計(jì)—放樣--號(hào)料—零件加工—結(jié)構(gòu)裝配，舾裝、涂裝，密性實(shí)驗(yàn)，船舶下水，碼頭舾裝，系泊試驗(yàn)，試航，交船。并對(duì)各個(gè)流程工藝及相關(guān)技術(shù)有了一定的深入學(xué)習(xí)。
2. 通過現(xiàn)場(chǎng)工地的參觀，對(duì)船舶的基本構(gòu)造，并將現(xiàn)場(chǎng)所見和書本知識(shí)聯(lián)合起來，對(duì)船舶及其一些部件有了感官上整體性認(rèn)識(shí)，如對(duì)橫梁、甲板、龍骨、底板、平臺(tái)都有了形狀上的感觸，此外，對(duì)鉆井平臺(tái)，船舶分段結(jié)構(gòu)也有了一定認(rèn)識(shí)。又如船舶的零件加工板的拼接、剪切、裝配等等。
3. 見識(shí)到一些不同類別的船舶，如獵潛艇，輪渡，潛艇，開闊了自己的眼界，也對(duì)各種船上機(jī)艙區(qū)域、上層建筑、甲板區(qū)域及各個(gè)艙室陳列布置有一定的了解。并認(rèn)識(shí)了各種船舶的特點(diǎn)。
4. 對(duì)船舶的作用有了些許了解。如：在大連重工就對(duì)油船，集裝箱船及貨船用途有了相關(guān)學(xué)習(xí)。相應(yīng)各種船舶的用途特點(diǎn)也決定了各類船舶的制造特點(diǎn)及形體要求。如煙大輪渡在其運(yùn)輸火車的一對(duì)五軌道對(duì)接技術(shù)。
5. 安全常識(shí)。作為重工行業(yè)，船舶工程行業(yè)的安全教育不容半點(diǎn)疏忽。感受最深的去每一個(gè)廠區(qū)參觀的時(shí)候第一個(gè)要強(qiáng)調(diào)的就是安全意識(shí)，到工地實(shí)習(xí)更是要佩戴安全帽等。可見，安全在這個(gè)行業(yè)尤為重要。
6. 認(rèn)識(shí)到船舶的推進(jìn)和其發(fā)動(dòng)的原理并對(duì)戰(zhàn)斗潛艇的結(jié)構(gòu)(甲板，艙室等等)、動(dòng)力（主機(jī)發(fā)動(dòng):氣啟動(dòng)和電啟動(dòng)）、導(dǎo)航（雷達(dá)系統(tǒng)）、指揮系統(tǒng)（羅經(jīng)）等有所了解。并且了解到其上的武器特點(diǎn)及武器作戰(zhàn)水平，如對(duì)每種艇的主炮直徑、射程、作用都有一定的介紹。
7. 對(duì)船舶行業(yè)的前景及發(fā)展有了一定的認(rèn)識(shí)。了解到該行業(yè)仍是很有發(fā)展?jié)摿Φ模撔袠I(yè)在國民生產(chǎn)中的地位不可動(dòng)搖，近年來，國家仍加大力度投入到該行業(yè)發(fā)展中。同時(shí)，我國造船業(yè)同其他造船先進(jìn)國家在有些技術(shù)方面仍需加強(qiáng)。
8. 當(dāng)今的學(xué)習(xí)和今后該方面工作的關(guān)系，就如從事船舶行業(yè)應(yīng)該定向自己是從事設(shè)計(jì)、管理、經(jīng)營、生產(chǎn)哪個(gè)崗位。更參觀了大連重工、中遠(yuǎn)船務(wù)這些大型的船舶公司，更明白了這些國內(nèi)大型公司對(duì)人員的要求。就如：中遠(yuǎn)船務(wù)對(duì)英語就有很明確的要求。可以說，這次實(shí)習(xí)更加確定了我今后的學(xué)習(xí)目的，明確自己的工作方向。
三、實(shí)習(xí)一些補(bǔ)充及建議
1、 對(duì)大連重工集團(tuán)有限公司生活，安全相關(guān)措施的意見。在大連重工的參觀可以說是十分的艱苦，作為國內(nèi)船舶制造方面的領(lǐng)軍集團(tuán)，作者覺得其在生活、安全方面有待加強(qiáng)。首先，工廠內(nèi)部的噪音灰塵非常大，特別是煙霧對(duì)人的危害也是極大的，建議工廠應(yīng)該安裝一些室內(nèi)有效的排煙氣措施及改善現(xiàn)場(chǎng)的施工條件。另外，通過作者親自對(duì)大連重工的生活飲食體驗(yàn)，大連重工在生活條件方面過于艱苦。據(jù)作者了解，國外很多大型的船廠其在住宅，辦公區(qū)域的條件是不錯(cuò)的，但是大連重工著實(shí)過于簡(jiǎn)陋，建議工廠應(yīng)給加強(qiáng)廠區(qū)建設(shè)，特別在飲食方面應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)，保障好工人的后勤工作。此外，不難發(fā)現(xiàn)工人的臉上幸福指數(shù)十分的少，可見，工廠應(yīng)當(dāng)給予更多的工人活動(dòng)，從而加強(qiáng)工人的工作之余的休閑放松。
2、 環(huán)境方面的建議。在參觀獵潛艇及潛艇等處，都注意到一處共同的特點(diǎn)，即是在停泊碼頭處的水都非常的臟，無獨(dú)有偶，在船塢建造的船舶周圍水質(zhì)也很差，水面漂浮物幾多，原油污染嚴(yán)重。可見，作為重工行業(yè)的船舶對(duì)水質(zhì)的污染十分大。而在倡導(dǎo)保護(hù)水資源的現(xiàn)在，更應(yīng)該注意水質(zhì)的保護(hù)。船廠方面用油前要注意檢查油管的閥門，管道防止漏油，并建議國家相關(guān)的組織應(yīng)當(dāng)及時(shí)派組織進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)督，并用相關(guān)儀器凈化水質(zhì)減少污染，從而保護(hù)船舶建造周邊的海洋資源。另外，環(huán)境還表現(xiàn)在廠區(qū)的施工環(huán)境，無論是在中遠(yuǎn)船務(wù)這樣的大型船廠還是哈爾濱江北船廠等小船廠，現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境還是有待提高，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)綠化，同時(shí)減少毒氣噪音對(duì)人體的影響，相關(guān)作業(yè)人員更應(yīng)佩戴防毒氣影響的面罩，及減震耳塞等。
3、 上層建筑安裝建議。通過老師講解作者了解到傳統(tǒng)的上層建筑安裝工藝是：大量的艙室舾裝工程要待船體下水后于碼頭上進(jìn)行，這樣船舶建造周期長，工程作業(yè)條件差。通過查閱，上層建筑的整體吊裝工藝相對(duì)就能節(jié)省很多資源。其內(nèi)容是：當(dāng)船體在船臺(tái)上建造的同時(shí)，將上層建筑作為總段在專用平臺(tái)上進(jìn)行裝焊和預(yù)舾裝后，整體吊運(yùn)到船上安裝的新方法，采用該項(xiàng)新工藝可擴(kuò)大平行作業(yè)面，改善施工條件，提高艙室預(yù)舾裝率，縮短建船周期。采用上層建筑整體吊裝工藝，同時(shí)可以應(yīng)用簡(jiǎn)便而可行的板架穩(wěn)定性的強(qiáng)度校核方法，采用了預(yù)舾裝而不拆的永久性加強(qiáng)及穩(wěn)而迅速的艉吊方案；設(shè)計(jì)了特殊的定位裝置，使上層建筑在整體吊裝過程中實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確又方便的定位；此外，應(yīng)用上層建筑側(cè)壁延伸的吊攀形式，可使之安全而不影響內(nèi)部舾裝工程的進(jìn)行。
4、 關(guān)于氣囊下水相關(guān)建議。在濱海造船廠參觀的時(shí)候，經(jīng)理曾介紹到船廠的船臺(tái)過于老式，工廠打算建造新的下水船臺(tái)，作者在這里建議可以采用氣囊下水船臺(tái)。據(jù)調(diào)查這樣比較適合像濱海船廠這樣的中型造船企業(yè)。船舶使用船用氣囊下水的過程原理方法：在船舶船體結(jié)構(gòu)合攏完工后，把船臺(tái)清理干凈，鋪上黃沙，放入氣囊，充氣后撤出船底部鐵墩，在用牽引絞車控制船舶下水。氣囊下水應(yīng)該精心設(shè)計(jì)船舶氣囊下水的船臺(tái)和折角型下水坡道；根據(jù)船舶重量，重心位置，船底線型，下水坡道坡度，水位高低等等進(jìn)行氣囊下水計(jì)算；對(duì)每只氣囊在滾動(dòng)的每一個(gè)行程，尤其是在船舶產(chǎn)生艉落和艉上浮時(shí)的內(nèi)壓和內(nèi)應(yīng)力應(yīng)有計(jì)算依據(jù)。對(duì)于濱海船廠這樣中型造船廠來說，使用氣囊下水方式主要節(jié)省資源、時(shí)間，方便從而大大提高了船舶下水效率
5、 對(duì)于船體放樣中型線檢查光順理論方法補(bǔ)充。在老師講解下，作者了解到船體型線要求型線必須光順，但是檢查光順的理論方法卻不得而知。于是，筆者展開了查閱了解到以下方法。曲面有這樣一種性質(zhì)光順的曲面和任一平面的交線一定是光順的。同理，若船體曲面是光順的，則任一水線、橫剖線和縱剖線一定是光順的。反之亦然。所以，可以通過光順這些型線達(dá)到光順船體曲面的目的。對(duì)于各種規(guī)則曲面（如柱形面、錐形面和回轉(zhuǎn)曲面等）的光順，只要從曲面形成的原理入手，就很容易找到簡(jiǎn)捷的光順方法。例如：雙板舵的整流帽表面是由拋物線曲線回轉(zhuǎn)而成的曲面（回轉(zhuǎn)曲面），只要光順該拋物線（母線）就能獲得光順的曲面；又如：尾軸殼板的光順，只要光順其與軸向法面的交線就可以了。但對(duì)非規(guī)則的船體曲面，它不存在上述母線，而是由許多給定平面（橫剖面、縱剖面和水線面）的相互交線（網(wǎng)格線）上的空間型值點(diǎn)來確定它的形狀。這類曲面的光順要比規(guī)則曲面復(fù)雜得多，當(dāng)型線光順需要在某一剖線圖上修改某一點(diǎn)時(shí)，必然會(huì)引起它在另外兩個(gè)剖線圖上投影的變化，因此，應(yīng)作相應(yīng)的改動(dòng)和型線光順，直至三個(gè)投影面上均光順、一致為止。
6、 104驅(qū)逐艦及701獵潛艇相對(duì)落后之處和及對(duì)現(xiàn)代艦艇的一些建議。104驅(qū)逐艦從建造到現(xiàn)在也有70個(gè)年頭了，其上有很多設(shè)施相對(duì)來說都已落后，其表現(xiàn)在（筆者僅列舉幾個(gè)方面）：該艦的主炮口徑小，對(duì)空導(dǎo)彈數(shù)量偏少，艦載相控陣?yán)走_(dá)的位置低。從作戰(zhàn)和防衛(wèi)的角度來看，我們都要換裝新型大口徑火炮，這樣，不但可以大大提高艦載主炮的火力，還可進(jìn)一步提高主炮的打擊密度。此外，驅(qū)逐艦的首樓還要再加大高度，以提升相控陣?yán)走_(dá)的位置。在提高相控陣?yán)走_(dá)的高度后，加大相控陣?yán)走_(dá)的內(nèi)傾角度，減小首樓前平面的橫向?qū)挾取＿@樣一來，即提高了相控陣?yán)走_(dá)的有效探測(cè)距離，也進(jìn)一步加大了前甲板防空導(dǎo)彈的靈活布設(shè)能力。同樣對(duì)于701獵潛艇來說，主炮口徑小，打擊密度不足，建議更換射程更遠(yuǎn)的主炮并采用自動(dòng)遙控方式控制提高射程精準(zhǔn)度。另外，主發(fā)動(dòng)機(jī)12V230-GC的動(dòng)力不足，可采用轉(zhuǎn)速更快，功率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)。再者，鏜式發(fā)射炮人工裝填難以保證其最大射速，建議采用彈鏈供彈方式，不僅能夠提高射速，而且相對(duì)于自動(dòng)供彈機(jī)而言，成本較低，易于改裝。
7、 對(duì)于民船建造的一些建議。我國民船現(xiàn)在的制造工藝也都采用了殼舾涂一體化區(qū)域造船等先進(jìn)技術(shù)來提高造船效率。但是也應(yīng)看到我國民船制造的質(zhì)量與世界先進(jìn)國家還是有一定的差距。我國民船質(zhì)量方面一定要層層把關(guān)，相關(guān)人員要嚴(yán)格的按照制船標(biāo)準(zhǔn)檢查。另外民用船舶要加強(qiáng)技術(shù)革新，推廣新技術(shù)。比如：在松遼船廠參觀的玻璃鋼船系列，玻璃鋼材料質(zhì)輕、強(qiáng)韌性好，并且加工制造過程相對(duì)簡(jiǎn)單，相比其他一些材料具有外形平穩(wěn)，耐腐蝕沖擊好，就可以廣泛的推廣到民用漁船，游艇等方面。
四、實(shí)習(xí)后感悟：自身差距，應(yīng)對(duì)措施及發(fā)展目標(biāo)<蓮山課件>
1、 最重要的就是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。筆者清楚記得佟福山教授向我們說過如果以后從事技術(shù)研究方向的話，在大學(xué)所學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)就相當(dāng)重要，特別是要對(duì)自己的專業(yè)有一個(gè)較為明確的認(rèn)識(shí)。即是說：像大學(xué)本科船舶工程學(xué)院的流體力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，材料力學(xué)很關(guān)鍵的學(xué)科一定要扎實(shí)掌握。筆者而不得不承認(rèn)在這些力學(xué)方面下的功夫欠缺，所以在大三這一階段除了鞏固之前的力學(xué)知識(shí)更要把船舶專業(yè)課學(xué)好。再者，大學(xué)四年后更大的可能還是選擇讀研，所以，把理論知識(shí)學(xué)好顯得極為重要。
2、 英語是必須強(qiáng)化的科目。在中遠(yuǎn)船務(wù)參觀，特別是聽哈工程學(xué)長介紹像中遠(yuǎn)這種中外合資企業(yè)因?yàn)橐Ｅc外國人打交道，英語尤為重要。船舶本身就是一個(gè)世界接軌的行業(yè)，所以英語能力一定要加強(qiáng)。
3、 筆者希望以后能夠從事船舶經(jīng)營方面的工作，即是說在大學(xué)除了修好本科的課程外更應(yīng)該加強(qiáng)經(jīng)管知識(shí)的學(xué)習(xí)，為以后走上工作打好基礎(chǔ)。
4、 計(jì)算機(jī)相關(guān)操作應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)。船舶工程中很多設(shè)計(jì)到圖紙和模型的概念，這些圖紙的繪制和模型的建立都是得益于計(jì)算機(jī)的幫助才實(shí)現(xiàn)的。自身在這方面知識(shí)尤為欠缺，對(duì)相關(guān)軟件幾乎沒有接觸。所以，在今后的學(xué)習(xí)中要嘗試自己動(dòng)手操作，多接觸相關(guān)軟件用法。
5、 樹立細(xì)節(jié)精細(xì)的意識(shí)。因?yàn)樵齑袠I(yè)將來不論是技術(shù)施工還是研究設(shè)計(jì)都來不了半點(diǎn)馬虎，從現(xiàn)在開始就應(yīng)該從細(xì)節(jié)要求起，保質(zhì)保量的完成任務(wù)。
6、 對(duì)工程技術(shù)及流程工藝應(yīng)該加強(qiáng)認(rèn)識(shí)。自身在這方面是很不足的，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)材料的性能，材料加工的工藝流程多些認(rèn)識(shí)。就比如軍工實(shí)習(xí)對(duì)一些工種的認(rèn)識(shí)就當(dāng)深入些。同時(shí)要培養(yǎng)自己對(duì)工程的興趣。
7、 培養(yǎng)交流意識(shí)和大局觀念。像船舶這種需要交流的行業(yè)，不僅僅是與自己的船東交流，還有同一個(gè)團(tuán)隊(duì)的交流都決定了最后造船的效率。所以一定要會(huì)交流，懂交流，顧全大局，運(yùn)籌帷幄。
流體力學(xué)在船舶中的應(yīng)用范文4
關(guān)鍵詞：空化射流;空化噴嘴;金屬線材;清洗
中圖分類號(hào)： TB492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）33-186-4
0 引言
目前標(biāo)準(zhǔn)件金屬線材生產(chǎn)行業(yè)中，盤圓的除銹主要是采用化學(xué)的方法，利用酸洗除銹。這種方案對(duì)于大氣、土壤、地表水和地下水都有很大的污染性，并且后續(xù)無害化處理成本很高。所以找到一種對(duì)環(huán)境無害、成本在可控范圍內(nèi)的盤圓除銹方法就顯得較為迫切。空化射流除銹方案就是在目前這種情況下提出的。
空化射流的原理是通過外部條件在流體內(nèi)部誘發(fā)空化效應(yīng)，產(chǎn)生大量的空化泡，這些空化泡破滅時(shí)產(chǎn)生的能量高度集中，其作用面積非常小，從而在物體的表面，許多極小面積的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中和高沖擊力的現(xiàn)象，這就給所受物體帶來空蝕破壞，進(jìn)而達(dá)到清洗的目的。
空化射流技術(shù)是將空化作用引入到高壓水射流而形成的一種新型高壓水射流技術(shù)，在同等條件下，空化射流相對(duì)于普通高壓水射流具有破碎和切割能力更高的特點(diǎn)。時(shí)下空化射流已在船舶表面清洗，建筑物表面清污等行業(yè)應(yīng)用。用在盤圓除銹的工藝當(dāng)中，產(chǎn)生空化射流的理論基礎(chǔ)是可靠的，技術(shù)是成熟的，是完全可以實(shí)際應(yīng)用的。
1 空化射流清洗標(biāo)準(zhǔn)件總體方案設(shè)計(jì)
整個(gè)方案工藝設(shè)備包括盤圓釋放裝置、剝殼及校直裝置、表面清潔裝置、空化噴嘴、烘干室、清洗水回流及初步凈化設(shè)施、儲(chǔ)水池、加壓泵、拉絲裝置和收卷機(jī)構(gòu)等，其中剝殼及校直裝置、表面清潔裝置是在一個(gè)相對(duì)密閉的清潔室內(nèi)完成，其目的是減少污染，改善工作環(huán)境。
1.1 盤圓釋放裝置
盤圓釋放裝置底部為一個(gè)基座，基座中央安裝有軸承，支撐一個(gè)圓盤，圓盤上固定用圓管或其他形式的軸芯，圓盤下有一個(gè)強(qiáng)度足夠的軸安置在基座上，在外力的作用下，可以讓圓盤繞軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。未處理的線材可套放在其上，當(dāng)拉拽線材時(shí)，整卷的線材隨軸芯一同旋轉(zhuǎn)。它的作用是約束盤圓，使其按照要求釋放。
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圖1 盤圓釋放裝置
線材是以盤圓的形式整體套裝在中間的軸芯上的，四周有3～4個(gè)定位桿約束盤圓，線材進(jìn)給的動(dòng)力是由最后工序收卷機(jī)構(gòu)提供的，線材沿箭頭方向進(jìn)給，同時(shí)拽拉軸芯旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)盤圓的有序釋放。
1.2 清潔室
清潔室的入口有一個(gè)導(dǎo)入器，是用金屬圓管加工而成，內(nèi)部安裝有剝殼裝置及表面清潔裝置。清潔室底部有開口，開口下部有一個(gè)方便取放的金屬廢渣箱[1，2]，用來收集從線材上清潔下來的鐵銹及其他附著物。
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圖2 清潔室示意圖
1.2.1 剝殼裝置
剝殼裝置的作用是校正有一定彎曲和不很規(guī)則的線材，并可以起到對(duì)線材表面附著的不很牢固的銹蝕及其他多余物進(jìn)行初步清理。包括2組以上的校直輪組及安裝它們的機(jī)架。線材進(jìn)入清潔室后，首先被第1組滾輪左右校正，使本來因盤卷而彎曲的線材在第一組滾輪的前后碾壓之下得到初步的校直;線材通過第二組輪，經(jīng)過上下有一定弧度的彎曲，對(duì)線材的金相有一定的改善，表面因不同方向的拉伸和收縮，可使部分銹蝕及附著力不強(qiáng)的其他污物脫落，完成初步的剝殼。
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圖3 剝殼裝置
1.2.2 表面清潔裝置
由2個(gè)以上的刷子組成，布置在線材的兩側(cè)，刷子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以合適的速度旋轉(zhuǎn)，按照一定的順序布置。鋼刷的材質(zhì)為金屬，如果材質(zhì)過硬或壓在線材上的力較大，會(huì)在線材表面留下劃痕，影響產(chǎn)品的表面，可能造成最終產(chǎn)品的不合格或品質(zhì)下降，刷子材質(zhì)過軟或壓線材力過小有可能達(dá)不到表面清潔的要求，所以具體的形式需要經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證。電機(jī)及刷子需要采購，其他的需要自行設(shè)計(jì)加工。它的作用是用物理的方法盡可能去除線材表面的銹蝕，為后續(xù)工藝做準(zhǔn)備。
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圖4 表面清潔裝置
1.2.3 空化噴嘴
空化噴嘴是組合使用的，固定在線材的不同方向，向線材同時(shí)噴射空化水流，水流涵蓋線材橫截面的整個(gè)圓周，不可有死角。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首先保證噴嘴數(shù)量，最少是2個(gè)。噴嘴在工作時(shí)還要可以在一定的角度內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)。它的作用就是利用產(chǎn)生的空化水流，不斷地沖擊線材的四周，達(dá)到深度除去銹蝕的功能。
具體的噴嘴數(shù)量以及噴嘴是否需要轉(zhuǎn)動(dòng)還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置的效果來定，實(shí)驗(yàn)裝置中需要為可能的設(shè)置留有接口。
空化射流除銹是用水作為除銹介質(zhì)的，所以整個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生很多混有鐵銹及其他雜質(zhì)的污水，這部分污水需要收集起來，一是減小環(huán)境污染，二是為了循環(huán)利用。所以這部分應(yīng)當(dāng)處于相對(duì)封閉的腔體內(nèi)，這就是清洗室。清洗室有線材進(jìn)出口，可以固定空化噴嘴，有為噴嘴提供高壓水的入水管道，還有收集產(chǎn)生廢水的回流水道，如圖5所示。
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圖5 空化噴嘴
1.3 烘干室
烘干室由風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)嘴、導(dǎo)入嘴、導(dǎo)出嘴及密閉的烘干室組成。烘干室可以營造一個(gè)個(gè)封閉的環(huán)境，將熱風(fēng)嘴產(chǎn)生的熱量圈禁其中，內(nèi)部的溫度較高，線材在上一道工藝粘連在其表面的水分在這里烘干。
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圖6 烘干室示意圖
如圖6所示，熱風(fēng)嘴中有加熱裝置，當(dāng)循環(huán)風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)送入熱風(fēng)嘴后，空氣帶走加熱裝置的熱量，吹向穿嘴而過的線材，氣化附著在線材表面的水分。烘干室是一個(gè)密閉的空間，出入口各安裝一個(gè)金屬管，可以通過線材控制熱量流失。循環(huán)風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在烘干室的外面，一端通過管路與室內(nèi)連接，另一端有管路接到加熱嘴。
1.4 清洗水回流及初步凈化設(shè)施
凈化設(shè)施由篦子、管路、除鐵器及沉淀池組成。清潔室內(nèi)沖洗完的污水通過回流嘴沿管路回流，中間有磁性除鐵器，將污水中的部分鐵銹去除，污水繼續(xù)流入沉淀池。在沉淀池中加入一些絮凝劑，經(jīng)過重力沉淀，上部相對(duì)清澈的水溢流到清水池就可以繼續(xù)使用了。這道工序可以節(jié)約大量的水資源，有利于環(huán)境保護(hù)。
1.5 加壓泵
提生射流的壓力，一般是柱塞泵。加壓泵的出口通過高壓管連接到空化射流噴嘴，入口前需要安裝一個(gè)目數(shù)較高的過濾器作為精濾器，保護(hù)柱塞泵。精濾器通過管路連接到一個(gè)粗濾器，粗濾器被放置在清水池中，可以方便汲水，粗濾器可以過濾掉水中較大的雜物，其作用一是保護(hù)精濾器，二是提高效率。
1.6 拉絲裝置
線材通過拉絲裝置實(shí)現(xiàn)變徑。它的原理是線材通過一個(gè)直徑由粗變細(xì)的合金部件，在收卷機(jī)構(gòu)提供強(qiáng)力拉拽之下，線材被擠壓塑性變形，直徑由粗變細(xì)。如果一次變徑不能滿足要求，可以多次重復(fù)此工序，直至達(dá)到要求為止（圖7）。
1.7收卷機(jī)構(gòu)
提供線材變徑的動(dòng)力，并使變徑后的線材成卷，方便運(yùn)輸。
2 關(guān)鍵技術(shù)
2.1 噴嘴的作用及要求
整套方案的關(guān)鍵技術(shù)就在于空化噴嘴，噴嘴的性能，結(jié)構(gòu)合理與否直接關(guān)系到使用壽命及除銹效果的好壞。一部分資料也有對(duì)空化射流噴嘴的形式有所提及，只是應(yīng)用場(chǎng)所不同，有一定的借鑒意義。
噴嘴是水射流發(fā)生裝置的執(zhí)行元件，噴嘴的作用是通過噴嘴內(nèi)部的孔橫截面的收縮，將流經(jīng)噴嘴的高壓水的能量聚集，并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后以高速度向外射出，以產(chǎn)生對(duì)工件的有效沖擊作用，使得線材上鐵銹及各種污染物脫落，從而達(dá)到清洗工件的目的。
噴嘴直接影響到水射流的品質(zhì)和效率，為了能夠達(dá)到有效清洗工件上污染物的目的，相對(duì)理想的噴嘴應(yīng)該滿足以下幾個(gè)條件：
①從噴嘴射出的水束能夠有效地將壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)工件污染物的沖擊力;
②水射流流暢，不容易產(chǎn)生堵塞的現(xiàn)象;
③在能夠有效清洗的前提下，盡可能使水耗達(dá)到最低;
④在能夠有效清洗的前提下，保證噴嘴拆卸方便，并盡可能降低制造成本;
⑤噴嘴的壓頭損失應(yīng)盡可能地小，并能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的水射流，以利于對(duì)工件污染物的清洗。
對(duì)于不同形式的噴嘴，所產(chǎn)生的清洗效果也不同，因而我們需要合理地選擇噴嘴的形式，從噴射出的水束的形狀來看，我們可以將噴嘴分為針形噴嘴和扇形噴嘴，研究表明在高壓沖洗狀況下，針形噴嘴比扇形噴嘴的沖洗效果好。為了突出空化噴嘴的優(yōu)勢(shì)，因此我們選用沖洗效果好的針形噴嘴來與之進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
2.2 噴嘴的結(jié)構(gòu)及參數(shù)
噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：噴嘴出口孔直徑、噴嘴出口孔長徑比、入口角和出口角等。針形的噴嘴的模型和空化噴嘴模型如圖8所示。
2.2.1 噴嘴出口孔直徑
設(shè)計(jì)一個(gè)噴嘴，我們首先要選定的就是噴嘴出口孔的直徑，它是確定其他參數(shù)的依據(jù)[3]。一般地，我們選定出口孔直徑時(shí)，主要考慮兩個(gè)因素，水耗的多少和噴嘴是否會(huì)有堵塞的危險(xiǎn)。而這兩個(gè)因素成對(duì)立關(guān)系，即孔徑越大水耗相應(yīng)的就越大，堵塞的危險(xiǎn)性越低;孔徑越小，堵塞的危險(xiǎn)性越高，而相應(yīng)的水耗越小。結(jié)合這兩個(gè)因素，設(shè)計(jì)噴嘴時(shí)，我們主要以降低水耗為目的，所以盡量取小直徑的噴嘴，而堵塞的危險(xiǎn)性，我們可通過過濾進(jìn)水等措施來實(shí)現(xiàn)。
孔徑關(guān)于射流流量和射流壓力公式：
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這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果，可以通過圖9具體地表現(xiàn)出來。
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圖9
從圖9中我們可以看到，孔徑d對(duì)射流流量Q有一個(gè)臨界值d0，當(dāng)d<d0時(shí)，射流流量Q隨d增加的較為緩慢;當(dāng)d>d0時(shí)，射流流量Q隨d增加急劇上升，這在高壓條件下表現(xiàn)得更為明顯。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)噴嘴時(shí)，出口孔徑d應(yīng)盡量接近臨界值d0，因?yàn)楫?dāng)d過小時(shí)，這增加了堵塞的危險(xiǎn)，當(dāng)d過大時(shí)將增加水耗，結(jié)合噴嘴模型圖與計(jì)算公式我們?nèi)】讖降膁=1，這樣一來，我們?cè)诮档退牡耐瑫r(shí)，也降低了堵塞的危險(xiǎn)性。
2.2.2 噴嘴出口孔的長徑比
所謂長徑比就是噴嘴的圓柱段的長度與孔徑的比值，我們用來Z/d表示。它是影響射流狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，流動(dòng)系數(shù)和流動(dòng)阻力都受到它的影響。通過它的大小，我們可以知道噴孔是薄壁噴孔還是細(xì)長噴孔，流體經(jīng)過這兩種噴孔時(shí)所出現(xiàn)的流動(dòng)狀態(tài)不同，由流體力學(xué)原理我們知道，細(xì)長孔具有相對(duì)較高的流量系數(shù)，故而有較高壓力能，即較高的噴射能量轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明噴孔的長徑比f/d取4較為合理。
2.2.3 噴嘴的入口角和出口角
噴嘴的入口角是決定噴嘴流動(dòng)阻力的主要因素，根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)大量實(shí)驗(yàn)研究表明：噴嘴的入口角過小，射流的密集性就降低，并且增加了噴嘴的軸向尺寸;入口角過大，出口邊界層的厚度就降低，因而射流的密集性也隨著入口角的增加而降低。由此我們可以知道入口角應(yīng)該有一個(gè)最佳值。入口角過大或過小都會(huì)增加流動(dòng)阻力，影響到流動(dòng)阻力也就影響到流動(dòng)系數(shù)[4]。流動(dòng)系數(shù)μ與入口α角口關(guān)系曲線圖如圖10所示。
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圖10 流動(dòng)系數(shù)μ與入口α角口關(guān)系曲線圖
由圖10我們可以知道，在波峰處噴嘴的流量系數(shù)最大，其值大約為μ=0.96，與其相對(duì)應(yīng)的入口角的大小約為α=13.5°。考慮到噴嘴的加工要求，我們建議采用入口角α=30。針形噴嘴我們不設(shè)計(jì)出口角，只對(duì)空化噴嘴設(shè)計(jì)一個(gè)出口角，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們選用出口角為60°。
2.3 噴嘴最終模型
通過以上的分析與設(shè)計(jì)，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)環(huán)境和加工條件，我們將針形噴嘴和空化噴嘴的外形設(shè)計(jì)如圖11所示。
3 結(jié)束語
針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件清洗行業(yè)的需求，本文設(shè)計(jì)了一種基于空化射流技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)件清洗系統(tǒng)，包括盤圓釋放裝置、清潔剝殼裝置、烘干裝置和收卷裝置。應(yīng)用空化射流技術(shù)，通過對(duì)空化噴嘴的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的清洗，無論在清洗效果、清洗效率及節(jié)能環(huán)保方面都遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)用設(shè)備的清洗模式。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 林百春.不銹鋼表面處理：酸洗、鈍化與拋光[J].材料開發(fā)與應(yīng)用，2006（3）：36-39.
[2] 催溫霞，等.鋁鹽絮凝劑及其環(huán)境效應(yīng)[J].工業(yè)水處理，1998，18（3）：6-8.
[3] 王起棣，張慧生.表面張力對(duì)固壁近旁空化氣泡潰滅特性的影響[J].復(fù)旦學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，42（2）：201-207.
