近几年,一些学者也从各个方面研究了风帆的空气动力特性。岑美等[2]以NACA翼型为研究对象分析弯度对翼型空气动力特性的影响:弯度对提高翼型性能具有显著的影响。基于工程上广泛应用的标准k-ε模型,对不同弯度的翼型进行数值模拟。数值计算结果表明,随着弯度增加翼型的升阻力均增加,但升力系数增加程度逐渐减小,最佳升阻比先增大后又呈减小趋势;弯度增加升力增大,翼型吸力面的最低压力减小,但不能使其低于流体的汽化压力。胡以怀等[3]以新型翼型风帆为研究对象进行了气动力学分析研究:在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准k-ε型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高。81954
曾向明等[4]对不同形状的风帆进行了风洞实验: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。
江国和等[5]用ANSYS进行了船用风帆结构强度有限元模型分析:以设计制作的A型圆弧形硬帆模型为研究对象,利用ANSYS进行风帆强度的有限元计算。与实验结果进行对比,结果表面所采用的建模方法是可行的,并可以用于实际风帆所受到的应力分析论文网
2风帆助航现状
2007年12月15日,全世界第一艘用矩形纸鸢拉动的货轮“白鲸天帆"(“BelugaSkySails”)在德国汉堡的一个港口下水[6]。天帆的长处是可利用上层最稳定而强劲的风力。这类帆以风力辅助发动机运转,能减少10%~35%的耗油量以及大幅度降低温室气体的排放量。弊端是在航速超出16kn或逆风之下没有用武之地,一旦遭逢飓风,只能依托燃油的动力行进。
2008年,全世界第一艘借风力助航的船舶──可配载一万吨的MSBelugaSkySails号散货船,正式启航。
2012年,日本东京大学的研究者们提出了一个船帆加发动机的混合动力船的计划,将其付诸了实施并获得了成功,每年可以节省30%左右的燃料。
2014年7月由波兰国防工业综合公司依照与越南海军签定的合同,在该公司的监督下新制造的第一艘训练帆船(黎贵敦286训练帆船)。
2016年,我国首艘风帆训练舰在广船国际南沙厂区开工。总体来说,风动力船在全球航运界的使用还很少,离真正的崛起尚有很长一段路
要走,但其后劲和未来需求却是值得肯定的。