气泡减阻技术研究进展
９ 年代以来 ， ０ 日本许多学者开始 了微气泡控 制湍流边界层减阻的试验研究 ， 其中比较有代表性
的是广 岛大学工学部和石川岛播磨重工业株 式会社
技术研究所所进行的平板及 回转体减阻的试验研
】９ ０
第 ６期
船
海
工
程
第４ ０卷
究， 试验结果 与苏 联及美 国大体一 致。近 １ ， ０来 日
１９ ９ ９年王 家 楣 教 授 在 试 验 中创 造 性 采 用 多
２ 大 气泡 减 阻技 术研 究概 况
高速 气泡 船是在 前苏联 列 宁格勒 的克雷 洛夫
研 究 院研 究成 功 的。他 们 自 １６ ９ １年 开 始 就研 究 人 工气泡 在滑 行艇上 的稳定 性 问 题 ，９ ５年 开始 １８
船 舶 的总 阻力 。微 气 泡减 阻 是通 过某 种 方 式在 船
上 首 次使用 空 气润 滑 ， 过艏部 的小 孔注 入空气 ， 通 最 终 未能在 船底 得 到一层 稳定 的气 泡层 。
最早 的试 验工 作 始 于 １ ７ ９ ３年 ， Ｍ Ｃ ｒ ｉｋ 由 ｃ ｏｍ ｃ
和 Ｂ ａａｈｒｙ 完成 ， 拖 曳 回转 体 上 环 绕 铜 导 ｈｔ ｃａ ａ ｔ ｙ 在 线 ， 以此 作为 阴极 通过 电解 而产生 氢气 泡 ， 低 并 在 速 时 阻力 降低 ５ ％ ， 由于 模 型形 状 和 表 面缠 绕 ０ 但 导 线 的影 响 ， 动很容 易 发生分 离 。 流 １７ ９５年前后 ， 联 的研 究 人员 研 究 了微 气 泡 苏 减 阻 的影 响因 素 ， 面摩 阻减 少高 达 ８ ％ 。气 泡 表 ０ 体 积浓 度 、 径 等 对 减 阻 影 响较 大 。微 气 泡 大 量 孔 集 中在 湍流 边界 层 中是 导 致阻力 减少 和湍 流改 善 的原 因 ， 孔径 为 １～ ｘ 的多 孔平 板 减 阻效 果最 ３Ｉ ｍ 佳 ，Ｏ～１０ ｍ时 阻力不 会减 少 。 ５ ０
达３ ． ９ 。 ３２ ％
采 用 大气泡 减阻可 使航 速 提 高 １％ ～ ０ ， ０ ３ ％ 同样
速度下 ， 主机消耗功率可降低 ２ ％ ～ ０ ０ ４ ％。低速 货 船 ， 用 大 气 泡 减 阻 的 船 可 以节 省 主 机 功 率 使
１％ ～ ０ 。所需专 用 的压缩 机 的功 率不 到 主机 ０ ３％ 功率 的 ３ ， 需 空 气 量 不 大 。采 用 大 气 泡 减 阻 ％ 所 并不会 恶化 船舶 的其 它 性 能 （ 稳性 、 操纵 性 、 航 适 性等 ）其结 构 比水翼 艇 、 垫 船 简单 、 价 较 低 ， ， 气 造 但是 航速 可 以达 到水翼 艇 的水平 。 美 国的气泡 船 研究 项 目规 划设 想 颇 多 ， 今 至 未 曾完全 变为 现实 。上世 纪 ９ ０年代 中期 ， 国对 美 Ａ Ｃ船 型 （ Ｌ 空气 润 滑双 体 船 ） 做 过 相 关 研 究 、 ， 也 获得 过专 利 ， 并将 其 转 让 至 欧洲 国家 。模 型水 池 试验 以及 船长 ７ ５ｍ与 １．５ｍ小艇 的实船 试验 ． ６７ 验证 了该 船型 具有 较 好 的 减 阻效 果 ， 决 定 以这 并 两艘 小 型气泡 艇作 为 母 型 船 ， 研制 新 的实 用 型气 泡船 。但 是该 船 型所 需 的气 流量 较 大 ， 持艇 底 维 气层 的功 率 当于推进 主 机 功率 的 １％ ～２％ ， ０ ０ 要 想推 向实 用化 ， 尚有许 多关 键技 术有待 解决 。 在国内， 大气泡 减 阻处 于探 索 阶段 ， 有很 多 亟 待解 决 的问题 ， 相关 部 门的研究 工作 见表 １ 。 ２０ ０ ５年 ，０ ７８所 首次 引进 苏联 提 出 的气 泡 腔 的概念 ， 对高 速 气 泡登 陆 艇 进 行模 型 试 验 。在 实 艇航 速 ３ ｎ时 ， 泡船 阻力相 对下 降 了 ２ ％ ， ０ｋ 气 ８ 与 苏 联 的效果相 当 ， 在 波浪试验 时 ， 但 显示 不 出气 泡
验研 究 ， 在较 低航 速及 较高 喷气 量下 ， 可形 成并维 持覆 盖 平 板 底 面 的气 层 ， 面 摩 擦 下 降 ８ ％ 以 表 ０ 上； 在高 速时 ， 过船 体 上 的断 阶形 成 空泡 Ｊ此 通 ，
研究 与苏 联 的人造 空腔 理论 相 同 。
１３ ９ ８年 ， 联 设 计 者 Ｌ Ｌｐｈｎ在 平 底 驳 船 苏 ． ａｓｉ
２ 纪８ ０世 ０年 代 初 ， 国研 究 人 员 进行 了 与 美
底 形成一 层薄 的微 气 泡． 的混 合 层 ， 某些 未 知 水 在 机 制作用下 减小 船 体 阻力 。大气 泡减 阻 则 利用 空 化 理论 ， 在船底 设 计一 个人 造 空 腔 ， 气 体 通入 空 将 腔 中形成一个 与水分离 的大气泡 ， 以达到 减 阻的 目
第４ ０卷 第 ６期 ２１ 年 １ ０１ ２月
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣ ＡＮ ＨＩ Ｅ ＥＮＧ ＮＥ Ｉ ＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． ０ Ｎ ． １４ ｏ ６
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
Ｄ Ｉ１ ．９ ３ｊｉ ｎ １７ －９３ ２ １ ．６０ ９ Ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓ．６ １ ５ ．０ １０ ．２ ｓ ７
研 究 中作 了大量 的数 值模 拟及 相关工 作 。郑伟 涛
等 人 在
２０ 年 的 国 家 “８３” 项 目 ０６ ６
（０６ Ａ １２３ 的资 助 了开 展 了简 易 气 泡 船 型 ２０ Ａ １Ｚ ２ ） 不 同浮态下 粘 性 流 数 值 模 拟 研 究 ］ 。研 究 结 果 表 明 ， 泡在 两相 流 中 的体 积分 数越 小 ， 气 混合密 度
孔硅 材料 板 ， 借助 大 比例尺 平底 型船模 ， 并 就船 舶 吃水 和 喷气形 式对气 幕 减阻效 果 的影 响进行 了试
验研 究 。
研 究人 工气 泡 在 高 速 排 水 式 船 型 上 的稳 定 性 问 题 ，９ ３年起 研究 人工气 泡 在 双体 滑 行船 和 过 渡 １９ 型双体 船上 的应用 。投 入运 营 的气 泡高速 艇多 采
收 稿 日期 ：０ １ ４１ ２ １ － ．８ ０
修 回 日期 ：０ １ ８１ ２１－ — ０ ９ 作者 简介 ： 王丽艳 （ ９６ ） 女 ， １８ － ， 硕士生。 研 究方向 ： 高性能船舶 的设计 理论 和方法
Ｅ－ ａｉ： ｎ ｌｙ ｎ ５＠ １ ｍ ｌ ｗａ ｇｉ ａ ８１ ６３． ｏ ｏ ｍ
的。
在 １ 纪末 就 出现 了利 用 空气 薄层 将 船 与 ９世
水 隔离 ， 降低 摩擦 阻力 的设 想 。但 直 至上 世 纪 ６ ０ 年 代 才 真 正 开 始 微 气 泡 减 阻 的研 究 ，９ ３年 以 １７ 来， 苏联 、 日本 、 国、 国 、 国 、 国等 国家大力 中 美 法 韩 开展 了船 舶 气泡 减 阻 技 术 的研 究 ， 在 苏 联 等少 并 数 国家得 到 初步应 用 。在 国内 ， 武汉 理 工大 学 ， 海 军工 程 大学 ， 中国船 舶 科 学 研 究 中心 等 单 位在 理
径 在一 定范 围 内 随气 流 量增 加 而 增 大 ， 随来 流 速
度增大而减小 ； ④混合层 的长度随来 流速度及气
流 量 的增大 而增 长 ， 当气流 量过 大 时 ， 混合 层长 度 反 而减 小 ， 合层 厚度 随气 流量 增大 而增 加 。 混 近年来 ， 武汉 理 工 大 学 在微 气 泡 减 阻 技 术 的
论研 究及 试 验研究 方 面取 得 了一定 的成 果 。
苏联 相 似 的研 究 ， 基本 证实 了苏 联 的研 究 结果 ， 摩
擦阻力可减少 ５ ％ ～ ０ ０ ８ ％。研究表 明： ①喷气孑 Ｌ 的大小对减阻效果 的影响不 不是 微气泡 减阻的主要影 响因素 ； ③当水流速度不变 ， 增大单
入研 究 。起初 对微 气 泡在平 板 和 回转 体 上 的应用
做 了初步 探索 性 的 试 验研 究 ， 深 人 到低 速 平 底 后
船上 的应 用 。
１ １ 国外 研 究概 况 ．
近些 年 ，ａｄｒ 等人在 美 国海 军 大 型空 泡水 Ｓｎ ｅｓ
槽 （ Ｃ ） 展 了一 系列应 用 于平板 的气 泡减 阻试 ＬＣ开
用 断 阶或艇底 开 槽 这种 可 触 发 流动 分 离 的形 式 ， 前 苏联 的大 量 的试 验研 究 结 果 表 明 ： 高速 滑 行 艇
１９ ９ ９年詹 德 新 开 展 高速 气 泡 船 气 膜 减 阻 研 究 ， 研究 与船 型相 配 合 的喷 口位 置 、 嘴方 式 、 喷 喷 嘴装 置等关 键技 术 ， 船舶 航行 姿态 、 及 波浪 对减 阻 的影 响 。采 用 两 种模 型 ， 擦 阻力 减 少 最高 可 摩
梁 志勇 采用伪 谱矩 阵方 法对 平板微 气 泡减 阻 进 行数值 模 拟 ｊ计 算 结 果 表 明 ： 流 速度 一 定 ， ， 来 空 隙 比越 大 ， 阻效 果 越 好 ； 隙 比一 定 ， 流速 减 空 来 度 越大 ， 阻效果 越好 ； 隙 比对 减 阻效 果有 重要 减 空
影响。
技术 的实船应用情况 ， 指出存在的 问题和重点技术研究方 向。 关键词 ： 减阻 ； 微气泡 ； 大气泡 ； 滑行艇 中图分类号 ： ６ ３ ３ Ｕ ６ ． 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ）６００ －５ １７ － ５ （ ０ １ ０ －１９０ ７
高速气泡船 （ ） 艇 是一 种发 展 中 的新 颖 高 效船 型＿， ｌ 是将气体 引入船底 ， 船底表 面形 成气 泡腔 ， Ｊ 在 从 而降低 流体粘性 系数 、 改变船底 流动模 式 以减少
位 时 间气 流量 ， 使摩 擦 阻力线 性减少 ， 至饱 和 可 直 气 流量 ， 在相 同气 流量 下 ， 随水流 速度 的增 大减 阻
效果 下 降 。
国内外船舶气泡减阻技术的研究与应用
设计与研究
国内外船舶 气泡减 阻技术 的研究 与应用
胡 以怀 ， 李 慧 晶 ，何 浩
（ 上 海海 事 大学 商船 学院 ，上 海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ）
摘要 ：介 绍国 内外船舶气泡减阻技术的研究情况，包括微气 泡减 阻技术 、气幕减阻技术及气膜减 阻技术 的试验研
究和理论计算结果 ，特别是俄罗斯倾斜板气泡减阻技术 、日本微气泡减阻技术和我 国薄层气膜减 阻技术 的特 点。 同时 ，介 绍国内外微气 泡减 阻理论方面的力学模型、数值计 算方法和重要结论 。回顾 ２ ０ 世纪 ６ Ｏ年代 以来气泡减 阻技术在船舶上的应用情况 ，特 别是俄罗斯、 日本及丹麦等 国设 计的气泡减 阻船舶 的性 能和 节能效果。针对我 国 目前气泡 减阻节能技术在实船上的应用现状，分析存在 的问题和不足 ，探讨我 国船舶气泡减 阻技术 的应用前景 。 关键 词 ：微气泡减阻；气膜减阻 ；气幕减阻；船舶节能 中图分类号９ ５ ． ４ ０ ６ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ０ １ — ０ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｄ ｒ ａ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ， ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｄ ｒ ａ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｃ ｕ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｄ ｒ ａ ｇ
用于制药工业的消泡装置研究进展
起泡是制药工业中普遍存在的一个过程现象。
虽然泡沫在改善药物溶解性，提高药物递送能力和增加药物生物利用度等方面发挥着重要作用[1]，但是，在中药和天然药物、化学药物和生物药制药领域中，泡沫的产生也会造成药液有效成分流失、设备的污染与继而引发的设备工作体积的减少，以及可怕的暴沸等问题[2,3]。
所以，有效消除制药过程中冗余的泡沫对于提升制药工业水平至关重要。
目前，在制药工业领域应用较为普遍的泡沫消除方法有机械消泡法、物理消泡法、化学消泡法及自然消泡法。
机械消泡法主要利用旋转的方法改变作用于气泡上的压力和剪切力，从而达到消除气泡的目的。
这种方法操作简单且绿色经济环保，广泛应用于制药行业中。
其采用的机械消泡装置主要包括离心篮式、旋转式、折流板式或筛板式[4]。
物理消泡法是通过加快液膜中流体的流失速率、气泡之间的扩散速率或改变表面张力的方法使泡沫破裂，主要种类有温差式消泡、声波式消泡、液体喷射式消泡及真空泵式消泡[5]。
化学消泡是通过添加消泡剂从而达到消泡的目的，由于消泡剂的使用可能会破坏药液稳定性或和药液成分发生反应，所以这种方法在制药工业应用较少。
自然消泡法是利用泡沫液膜液体的不断流失造成气泡液膜破裂或气泡间气体扩散实现气相和液相分离，这种消泡方法周期较长，效率较低，在实际应用中也比较少。
本文重点围绕基于机械消泡法和物理消泡法研制和开发的消泡装置，对它们在搅拌、提取、萃取、浓缩和包装环节中有关泡沫消除方面的原理、特点、应用效果进行对比介绍，以期为制药工业领域泡沫消除装置的开发提供技术参考。
Part 1、搅拌搅拌是制药工业中的一道重要工序，是混料、提取浓缩、发酵等过程中的重要反应条件。
常见的机械式搅拌器利用高速旋转的电动机带动叶轮飞速旋转，从而达到对料液搅拌的目的。
但是在搅拌的过程中，由于气流的引入或料液本身的起泡性质，容易发生起泡。
此时，料液在搅拌器的作用下会与容器壁发生激烈冲击，这一冲击离心作用会使与容器壁接触的部分泡沫碎裂，但是在搅拌器的涡旋中心还会产生大量泡沫。
气体润滑减阻研究综述
气体润滑减阻研究综述
秦世杰;季盛;伍锐;吴大转
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2024(28)6
【摘要】在我国“碳达峰、碳中和”战略背景下,气体润滑减阻作为一种流动控制节能与降碳方法,可有效降低船舶航行阻力,对我国船舶及航运业的低碳发展意义重大。
本文介绍了气体润滑减阻研究的国内外背景及意义,阐述了气体润滑减阻的定义及分类方式,特别是提出了基于气液两相界面形态与减阻机理的离散气泡减阻和连续气层减阻分类方式,并在此基础上分别梳理了离散气泡减阻和连续气层减阻在减阻特性、减阻机理、两相流态及其影响因素等方面的进展情况,总结并展望了气体润滑减阻的研究现状和该领域的未来发展趋势。
【总页数】16页(P951-966)
【作者】秦世杰;季盛;伍锐;吴大转
【作者单位】浙江大学能源工程学院;浙江省清洁能源与碳中和重点实验室;上海船舶运输科学研究所有限公司;航运技术与安全国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U661.312
【相关文献】
1.气体润滑减阻的自主节能船研究
2.中船重工七〇二所气体润滑减阻节能技术获突破
3.高速艇气体润滑减阻技术的应用可行性研究
4.船舶气体润滑减阻应用现状及展望
5.基于平板的气体润滑减阻数值计算研究
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局部通气空泡尾部微气泡流减阻仿真研究
ａ ｘｓｍｍｅｒ ｂｅ ｔ ｈ ｎ ｓｍｕａｉｎ ｎ ｂ ｂ ｌ ｏ ｒａｅ ｙｐ ｒｉｌ ｅ ｔａｅ ａ ｉ ｒ ｍｐｅ ｎ ａ ｉｙ ｔ ｃｏ ｊｃ．Ｔ ｅ ｉ ｌｔ ｓｏ ｕ ｂｙｆ ｗ ｃｅ ｔｄ ｂ ａｔ ｎｉ ｔｄ ｃ ｖｔ ｗｅｅｉ １． ｉ ｏ ｌ ａｖ ｌ ｖ
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利用空气形成膜来减少阻力的例子
利用空气形成膜来减少阻力的例子船舶气膜减阻节能技术的应用试验
当前国际上因对船舶低碳的要求，船舶利用空气减阻进一步引起人们的重视。
2013年设计建造船舶将行EEDI规则，为船舶低碳规定了指标规范。
早在1987年国外科学家提出了船舶空气润滑的概念，国际上许多国家都曾投人了大量人力物力研究船舶空气减阻，当前已取得了较大的进展。
目前世界上主要形成以下三种船舶空气减阻技术形式。
一种为船底倾斜板断级气泡减阻节能技术，该技术主要用于过渡型高速船型上，船底设置数道倾斜板借助于船速在船底倾斜板后面形成拱状气泡，气泡长度与船速的平方成正比。
二为船舶微气泡减阻节能技术。
利用船上风机向船底输入空气时通过船底微孔形成微气泡水气混合物从而实现船舶气泡减阻节能。
三为我国自主创新船舶气膜减阻节能技术。
作者于1982年研究得出了与水的表面张力有关与吃水深度无关的气泡膜常数,后谓之气膜定律,进而通过试验研究得出船底气膜形成规律，设计了船舶气膜减阻节能装置系统获国家发明专利，为上海市高新技术成果转化项目。
利用船上风机向船底输人空气时，通过船底安装的横向导流板装器能有效形成船底薄层空气膜，使船底与水的接触替代为与空气的接触，从而可实现船舶阻力显著降低，本发明使我国在国际上首先解决了船底有效形成薄层空气膜的技术难题。
试验研究和实船应用测试结果都说明，船舶利用气脑减阻节能技术可减少船体与水的接触面积
30-50%，可实现运输船和高速船节能15-20%左右。
本文主要介绍船舶气膜减阻节能技术的应用测试和分析，我国自主创新船舶气膜减阻节能技术经历了艰难的历程，克服了诸多技术难题，积累了可贵的研究和应用经验，为船舶节能低暖开发了一条经济实用的技术途径。
船用气泡减阻技术发展
船用气泡减阻技术发展船用气泡减阻技术发展早在十九世纪30年代俄国和瑞典科学家就提出设想：在运动船舶的船体外表面和水之间，引入空气和排气形成气幕，可以大幅减少运动船舶总阻力。
然而，这一设计思想在工程技术实践中却并不容易实现。
因此，目前真正用于实船的仅为俄罗斯等极少数国家。
气泡船（air cavity craft）也有称作空气润滑船（air-lubricated-hull craft）或气浮船（air ride express）的，它是高性能船型中的一种。
其工作原理是把空气引入船底，在船底表面形成气水混合的两相流，从降低液体粘性系数的角度来减小艇体的摩擦阻力，达到高速航运的目的。
1949年底，瑞典哥德堡船模试验池的Edstrand提出了气膜减阻原理，但由于空气会自由地飘离船体表面，无法形成气膜，试验没有取得成功。
60年代后，各国对怎样锁定气膜进行了深入研究，基本上形成了两种思路。
第一种思路是在平底船上开设一个凹进船底的平面，四周用板材围起来，在船底凹面内通以压缩空气，使大部分气体封存在船底，当然难免还有一小部分气体随船体的移动从船底边缘逃逸出去。
这类技术主要应用在低速运输船上，如驳船、货船和大型油船。
在我国黑龙江水运科学研究所研究的垫气驳就属于这一类，并于1982年在黑龙江航运的驳船上应用成功。
在正常运营航速（Vs=9km/h）下，阻力可比原船型减小30%，而消耗在压缩空气上的功率只占总功率的3%，节能效果十分显著。
第二种思路是将船底下的一层薄薄的气膜扩展成一个增压气室，最终将演变成侧壁式气垫船，成为另一类高性能船型。
80年代以来，前苏联、法国、美国、澳大利亚、荷兰等国把气幕减阻技术拓展到高速船上，建造了实艇并投入航运。
英国、日本、韩国等也相继开展了研究设计工作，但未见到实船下水的报导。
气幕减阻技术进入90年代，尤以俄罗斯的研究设计工作最为突出，他们将其作为继水翼艇之后的新一代高性能船型走俏国际航运市场。
提高气泡船减阻率的技术措施
（ ． ｈｎ ｈｐＤ ｖｌ ｍ ｎ ａ ｄＤ ｓ ｎＣ ｎｅ ， ｕ ａ ３ ０ ４， ｈｎ ； １ Ｃ ｉａＳ ｉ ｅ ｅ ｐ ｅ ｔ ｎ ｅｉ ｅ ｔｒＷ ｈｎ４ ０ ６ Ｃ ｉａ ｏ ｇ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｈ ｃ ｌｍ ｅ ｓ ｅ ｆｉ ｐ ｏ ｉ ｈ ａ ｅ ｕｃｉ ｎ ｒ ｔ ｆａ ｒ ｃ ｖ ｔ ｒ ｆ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｃ ｎｉａ ａ ｕｒ ｓ ｏ ｍ ｒ ｖ ｎｇ ｔ ｅ ｄｒ ｇ ｒ ｄ ｔｏ ａ ｅ ｏ ｉ ａ ｉｙ ｃ ａ ｔ
占的 比例较大 ，所 以减小摩擦 阻力有 望成 为更有效 的 手段 。气泡船是指 采用气 泡减 阻技术 的一类船 舶 ， 其 工作 原 理 是把 空 气 （ 或废 气 ） 引入 船底 ，在 船 底 表
收 稿 日期 ： ０ １一ｌ —２ ；修 回 日期 ： ０ ２— ４— ９ ２１ １ ３ ２ １ ０ ０
２． ｕ ａ ｅ ｈ ｉ ａ ｌｅ ｅ ｏ ｍ ｍｕ ｉ ａ ｉ ｎｓ Ｗ ｕ ａ ３ ０６ Ｃｈｉ ａ； Ｗ ｈ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ Ｃｏ ｌ ｇ ｆ Ｃｏ ｎ ｃ ｔｏ ， ｈ ｎ ４ ０ ５， ｎ
３ Ｃ ｉａＡ ｉｔ ｎＩｄ ｓ Ｇ ｎｒｌ ｉ ｒｆ Ｃ ． Ｌｄ Ｊ ｇ ｅ ４ ０ ０ Ｃ ｉａ ． ｈｎ ｖ ｉ ｎ ｕｔ ｅ ｅ ｒ ａ ｏ ， ｔ ， ｎ ｍ ｎ４ ８ ０ ， ｈｎ ） ａｏ ￣ ａＡ ｃｔ ｉ
条措 施对 气泡 船 减 阻 效果 的影 响 ；另 一 方 面 探 讨 优
化横 剖 面底 部 形 状 措 施 对 气 泡 船 减 阻 效 果 的影 响 。
通过 探讨 ，以寻求 出使 气 泡 在 艇 底保 持 及 运 动 稳 定 性较 好 的最佳 减 阻 措施 ，从 而 提 高 高速 艇 摩 擦 阻 力 减阻 率 ，达到 降 阻节能 的 目的 。
气泡高速艇艇底气穴形态及减阻机理研究
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
网络出版地址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ／ ｋ ｃ ｍ ｓ ／ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ／ ２ ３ ． １ ３ ９ ０ ． Ｕ ． ２ ０ １ ２ １ ２ ２ ６ ． １ ６ ３ ０ ． ０ ０ ３ ． ｈ ｔ ｍｌ
中图分类号 ： Ｕ ６ ３ １ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ － ７ ０ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ － ０ ０ ５ １ － ０ ７
第３ ４卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 １ 月
哈
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工
程
大
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学
报
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ． １
ｏ ｆ Ｈａ ｒ ｂｉ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ３
气 泡 高 速 艇 艇 底 气 穴 形 态 及 减 阻 机 理 研 究
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低速船舶微气泡减阻数值研究
低速船舶微气泡减阻数值研究
赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2024(28)3
【摘要】为了研究船舶微气泡减阻规律,本文基于OpenFOAM中两相欧拉数值模型,对低速散货船进行微气泡减阻数值研究。
对气液两相分别建立控制方程,考虑五种相间作用力及气泡聚合和破碎,采用考虑气泡影响的改进k-ε湍流模型,忽略自由面影响,采用叠模模型研究喷气量、气泡直径、航速及吃水等因素对船舶微气泡减阻的影响,分析气体体积分数、湍流粘度和气泡直径分布等。
结果表明:微气泡可以同时减少船舶摩擦阻力、粘压阻力和总阻力;喷气量直接影响减阻率,喷气量越大,减阻率越高;较小气泡的平均气体体积分数较大且气体分布更均匀,同时湍流运动粘度较小,可以更有效减阻;气泡沿着流向会聚并,气泡越小聚并越剧烈;较高航速和小吃水更有利于减阻。
【总页数】11页(P368-378)
【作者】赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院;大连理工大学船舶工程学院;工业装备结构分析国家重点实验室;江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】U661.1
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气泡减阻系统原理
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种通过在船舶、飞行器等结构表面产生气泡层，减少摩擦阻力，提高运动效率的技术。
其原理基于两个基本物理学原理：表面张力和吸附作用。
当水或空气流经一个平坦、水平的表面时，由于表面张力，液体与固体之间会形成一个细小的湿润区域，称为“表面水膜”，并形成
阻力。
气泡减阻系统通过在表面注入气泡，使其聚集在一起形成气泡层，覆盖在表面上，从而打破了表面张力，大大降低了液体与固体之间的接触面积，从而减少了摩擦阻力。
此外，气泡减阻系统还利用了吸附作用。
气泡层表面的气泡与水或空气之间会发生分子间吸引力，从而吸附在表面上。
这种吸附作用可以形成一个稳定的气泡层，保持气泡在表面上的位置，不易破裂或漏气。
综上所述，气泡减阻系统通过利用表面张力和吸附作用，形成稳定的气泡层，降低摩擦阻力，提高运动效率。
该技术已广泛应用于船舶、飞行器、水上运动器材等领域。
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