船舶流體動力節(jié)能技術(shù)

1 船舶流體動力節(jié)能技術(shù)概述

1.1 船舶溫室氣體減排要求和綠色船舶

1.2 船舶強制性EEDI要求

1.3 強制性EEDI要求與船舶設(shè)計

1.4 船舶流體動力節(jié)能技術(shù)

1.5 小結(jié)

2 船舶流體動力節(jié)能分析

2.1 船舶阻力成分與節(jié)能分析

2.2 船、機、槳匹配

2.3 船舶推進及節(jié)能技術(shù)

2.4 風(fēng)力助推節(jié)能技術(shù)

3 船體線型優(yōu)化技術(shù)

3.1 船舶靜水阻力優(yōu)化

3.2 伴流場優(yōu)化

3.3 波浪增阻優(yōu)化

3.4 風(fēng)阻優(yōu)化

3.5 船舶縱傾優(yōu)化

3.6 船體線型綜合優(yōu)化的應(yīng)用案例分析

4 船舶表面減阻技術(shù)

4.1 概述

4.2 船舶表面減阻技術(shù)的特性

4.3 氣體潤滑減阻技術(shù)

4.4 氣層減阻技術(shù)

4.5 涂層減阻技術(shù)

4.6 智能主動流動控制減阻技術(shù)

5 高效推進增效技術(shù)

5.1 推進器的選型

5.2 螺旋槳的優(yōu)化

5.3 端板螺旋槳

5.4 吊艙推進器與混合對轉(zhuǎn)推進器

5.5 輪緣驅(qū)動推進器

6 槳前水動力節(jié)能裝置

6.1 伴流補償導(dǎo)管

6.2 前置預(yù)旋定子

6.3 前置預(yù)旋導(dǎo)輪

6.4 槳前水動力節(jié)能裝置的應(yīng)用案例分析

7 槳后水動力節(jié)能裝置

7.1 槳轂消渦鰭

7.2 槳轂消渦輪

7.3 后置定子

7.4 自由轉(zhuǎn)輪

7.5 節(jié)能舵

8 風(fēng)力助推節(jié)能

8.1 風(fēng)帆助推

8.2 轉(zhuǎn)子助推

8.3 風(fēng)箏助推

8.4 風(fēng)力助推節(jié)能技術(shù)的EEDI達到值評估方法

9 節(jié)能效果預(yù)報與驗證技術(shù)

9.1 在EEDI達到值預(yù)驗證階段的預(yù)報與驗證

9.2 實船試航EEDI達到值的最終驗證

9.3 在船舶營運階段的能效評估與驗證

9.4 小結(jié)

參考文獻

索引2100433B

《船舶流體動力節(jié)能技術(shù)》從船舶流體動力學(xué)角度出發(fā)，詳細闡述了國內(nèi)外船舶流體動力節(jié)能技術(shù)的較新研究成果。全書共9章，針對船型優(yōu)化減阻技術(shù)、船舶表面減阻技術(shù)、高效推進技術(shù)、槳前水動力節(jié)能裝置、槳后水動力節(jié)能裝置、風(fēng)力助推技術(shù)等主流節(jié)能技術(shù)，不僅闡述了其機理、基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法和性能預(yù)報方法，還介紹了包括模型試驗、數(shù)值水池虛擬試驗和實船試驗在內(nèi)的相關(guān)水動力節(jié)能效果驗證技術(shù)。這些內(nèi)容既適用于新造船的設(shè)計優(yōu)化，也適用于服役船舶的節(jié)能改造。本書可供從事船舶節(jié)能技術(shù)相關(guān)研究的科研人員、研究生以及工程技術(shù)人員閱讀參考。

磁流體動力學(xué)主要應(yīng)用于三個方面：天體物理、受控?zé)岷朔磻?yīng)和工業(yè)。

磁流體動力學(xué)磁流體動力學(xué)天體物理

宇宙中恒星和星際氣體都是等離子體，而且有磁場，故磁流體力學(xué)首先在天體物理、太陽物理和地球物理中得到發(fā)展和應(yīng)用。當(dāng)前，關(guān)于太陽的研究課題有：太陽磁場的性質(zhì)和起源，磁場對日冕、黑子、耀斑的影響。此外還有：星際空間無作用力場存在的可能性，太陽風(fēng)與地球磁場相互作用產(chǎn)生的弓形激波，新星、超新星的爆發(fā)，地球磁場的起源，等等。

磁流體動力學(xué)磁流體動力學(xué)受控?zé)岷朔磻?yīng)方面

受控?zé)岷朔綉?yīng)方面 這方面的應(yīng)用有可能使人類從海水中的氘獲取巨大能源。受控?zé)岷朔磻?yīng)的目的就是把輕元素組成的氣體加熱到足夠發(fā)生核聚變的高溫，并約束它足夠的時間，以使核反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于所消耗的能量。對氘、氚混合氣來說，要求溫度達到5000萬到1億開并要求粒子密度和約束時間的乘積不小于10秒/厘米（勞孫條件）。托卡馬克（環(huán)形磁約束裝置）在受控?zé)岷朔磻?yīng)研究中顯出優(yōu)越性。美、蘇和一些西歐國家各自在托卡馬克的研究上取得進展，但只得到單項指標(biāo)滿足勞孫條件的等離子體，沒有得到溫度、密度和約束時間都滿足勞孫條件的等離子體。磁鏡、托卡馬克和其他磁約束裝置的運行范圍都受穩(wěn)定性的限制，即電流或粒子密度越大，穩(wěn)定性越差，所以必須開展對等離子體中的平衡和大尺度不穩(wěn)定性預(yù)測的磁流體力學(xué)研究，以期得到穩(wěn)定的并充分利用磁場的托卡馬克磁約束裝置。

磁流體動力學(xué)磁流體動力學(xué)工業(yè)方面

磁流體力學(xué)除了與開發(fā)和利用核聚變能有關(guān)外，還與磁流體發(fā)電密切聯(lián)系。磁流體發(fā)電的原理是用等離子體取代發(fā)電機轉(zhuǎn)子，省去轉(zhuǎn)動部件，這樣可以把普通火力發(fā)電站或核電站的效率提高15?20%，甚至更高，既可節(jié)省能源，又能減輕污染。為了提高磁流體發(fā)電裝罝的熱效率，必須運用磁流體力學(xué)來分析發(fā)電通道中的流動規(guī)律，傳熱、傳質(zhì)規(guī)律和電特性。研究利用煤粉作燃料的磁流體發(fā)電對產(chǎn)煤豐富的國家有重要意義，這種研究目前正向工業(yè)發(fā)電階段發(fā)展。蘇聯(lián)已實現(xiàn)天然氣磁流體發(fā)電。

用導(dǎo)電流體取代電動機轉(zhuǎn)子的設(shè)備，即用磁力驅(qū)動導(dǎo)電流體的裝置有電磁泵和磁流體力學(xué)空間推進器（見電磁推進）。電磁泵已用于核能動力裝置中傳熱回路內(nèi)液態(tài)金屬的傳輸，冶金和鑄造工業(yè)中熔融金屬的自動定量澆注和攪拌，化學(xué)工業(yè)中汞、鉀、鈉等有害和危險流體的輸送等方面。電磁推進研究用磁場力加速等離子體以期得到比化學(xué)火箭大得多的比沖。

飛行器再入大氣層時，激波、空氣對飛行器的摩擦，使飛行器的表面空氣受熱而電離成為等離子體，因此利用磁場可以控制對飛行器的傳熱和阻力。但由于磁場裝置過重，這種設(shè)想尚未能實現(xiàn)。2100433B

半導(dǎo)體磁流體動力學(xué)模型是一類出現(xiàn)在半導(dǎo)體器件科學(xué)中的宏觀流體動力學(xué)方程組，它是在自相容電磁場的影響下描述電子和離子的，刻畫了高頻率條件下運轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體器件其內(nèi)部電了的輸運過程。模型方程組是由電子的質(zhì)量和速度的守恒律方程禍合電磁場的Maxwell方程構(gòu)成的。

目前對半導(dǎo)體磁流體動力學(xué)模型已經(jīng)有非常多的研究。就半導(dǎo)體磁流體動力學(xué)模型方程組的類型而言，它是一類可對稱化的擬線性雙曲型方程組。一般來說，哪怕是在光滑的小初始條件下，擬線性雙曲型方程組的經(jīng)典解仍會在有限時問內(nèi)破裂而產(chǎn)生激波。

電流體動力學(xué)有三個主要的研究領(lǐng)域：①電流體動力學(xué)過程的數(shù)學(xué)描述和理論分析：包括電流體動力學(xué)基本方程組的建立；電流體動力學(xué)判據(jù)的確定；電流體動力學(xué)流動的研究，包括單組元電氣體動力流動、電氣體動力流動中的間斷、二組元電氣體動力流動、電氣體動力波動等的研究。②電流體動力過程的物理研究：包括電氣體動力放電、輸運系數(shù)的研究；電場對運動介質(zhì)基本特性的影響的研究等。③電流體動力過程在工程技術(shù)中的應(yīng)用：包括各種電氣體動力裝置的理論和實驗研究；實驗室樣機和半工業(yè)樣機的研制。