推進效率因子分析

進一步討論不對稱船艉在推進效率之提升主要來源為何，將 4 個船型於自推 點時之推進效率依照 3.3.5 節中之步驟分解為三個效率因子，結果如表 4-14，發 現當名義旋流係數增加，



_o及



_R呈現下降趨勢，



_H則呈現上升，而最終整體推 進效率則呈現上升。

98

Hull n Hull Hull

99

對稱船型，由上述討論即可得知：當旋流係數增加時，對應船型在自推點之螺槳 推力亦會增加。不對稱船艉之螺槳轉速下降及螺槳推力上升，使得推力係數K_TBM 上升，以等推力方法得到J 下降、_M



_o下降之結果；此外，J 為無因次化參數，_M

可以代表螺槳負荷，J 越小則螺槳負荷越大，因此此處旋流係數增加造成之_M J_M 下降，亦即螺槳負荷於不對稱船艉狀況下將有所上升，對應至螺槳於均勻入流狀 況下，負荷上升必定對效率有所影響，由 K



J圖觀察，在J_M



0.8且螺槳負荷上 升時(J 下降)，螺槳效率_M



_o會有所降低，而此現象由研究結果得到驗證。

船殼效率



_H部分由推減係數t 及有效跡流係數_M w 組成，_M t 在式(3.21)中所_M 有參數，除了研究假設興波阻力R_WM不變外，R_VM、SFC 、T 皆隨旋流係數絕對_M 值上升而上升，因此推減係數變化並無一定規律；有效跡流係數w 則因_M J 下降_M 及螺槳轉速下降，依據式(3.20)可知w 會上升；由於_M t 變動幅度遠小於_M w ，因_M

此船殼效率



_H主要與有效跡流係數相關，而變化集中於有效跡流係數說明不對 稱船艉確實對於跡流區之流場產生相當明顯之影響。

對轉效率



_R變化隨旋流係數增加而減少，對轉效率為螺槳裝置於船艉處提 供與螺槳單獨螺槳試驗下相同推力時，兩者之轉矩比值，由於螺槳負荷上升，導 致在均勻入流及船艉跡流區中之螺槳轉矩皆有所上升，由結果觀察，於船艉後方 之螺槳轉矩上升幅度大於均勻入流狀況下之螺槳轉矩，造成對轉效率下降。

雖然於



_o、



_R有些許的效率犧牲，然而



_H有大幅的提升，因此最終得到推 進效率之提升，此結果亦說明不對稱船艉之設計雖對於傳統螺槳產生較重之負荷，

然而其船艉幾何對於整體的效率為正面效果；此外，由上述流程可發現，不對稱 船艉在旋向造成之效果反應在與軸向相關的有效跡流係數，原因為不對稱船艉之

100

螺槳轉速低於對稱船型，在使用等推力法時推力係數K 因螺槳轉速下降而上升，_T 最終對應出的不對稱船艉效果即反應在有效跡流係數之上升。

將不對稱船艉之效果及效率之分析統整，繪成流程圖如圖 4-8，圖上紅色虛 線左側為裸船阻力試驗之結果與分析，右側為自推試驗結果及效率分析。改變幾 何參數產生不對稱船艉，使得船形因子及浸水表面積增加，進而影響裸船阻力

RVM及摩擦阻力修正量 SFC 增加，搭配螺槳後使螺槳推力

T

上升、轉速 n 下降，

因此計算得到推力係數K_TBM 上升，對應到 K



J圖則前進係數J 下降、單獨螺_M 槳效率



_o下降、

K

_QoM上升，再由前進係數之公式求得有效跡流係數w 呈現上升，_M 並由模擬得知推減係數 t 變化不大、轉矩係數

K

_QBM增加，由推減係數及有效跡流 係數之變化得知船殼效率



_H上升、由轉矩係數

K

_QoM、

K

_QBM計算得到對轉效率



_R

下降，而效率因子之組合最終推進效率



_p上升，顯示不對稱船艉之效果皆反應在 跡流區之變化。

圖 4-8、不對稱船艉效率分析流程圖

101

以對稱船型之螺槳推力為目標，調整不對稱船型 Hull1~Hull3 自推試驗之螺 槳轉速以達到相同螺槳推力，其結果如表 4-15 所示。 Hull n Hull

Hull n

 



推進效率差值%

在文檔中 不對稱船艉參數化設計與流場模擬分析 (頁 113-117)