綠色循環(huán)項目申報書

1、附件5 綠色循環(huán)低碳交通省份建設(shè)試點項目申報書項目名稱：船舶節(jié)能技術(shù)改造填報單位：浙江永航海運有限公司填報人：張?zhí)煊?聯(lián)系電話報日期：2014.3.24船舶節(jié)能技術(shù)改造項目可行性報告一.項目概況1、項目建設(shè)的背景及意義隨著國際油價一路走高、船舶氣體排放新的國際規(guī)則出臺，如何實現(xiàn)船舶的節(jié)能、環(huán)保已成為船舶設(shè)計與建造、改造企業(yè)面臨的一大課題。多年前，由于航運市場走勢良好，一些船東為了搶船臺，減投入，早日從航運市場上獲取高回報，放松了對船舶的節(jié)能減排要求。但近年來，隨著油價不斷上漲，國際上對船舶的環(huán)保要求趨嚴(yán)，現(xiàn)在這種油耗偏高的船舶已跟不上市場發(fā)展的要求，面臨被市場淘汰的境

2、地。因此，為了降低油耗和減少排放，一些航運公司和船東為了消除運營壓力，降低運營成本，已開始降低航速，并開始摸索在建造和改造中加入節(jié)能、環(huán)保方面的元素，通過節(jié)能環(huán)保贏得市場的競爭。2、項目定位、現(xiàn)狀及建設(shè)目標(biāo)鑒于這種情況的客觀存在，也為了加快企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級步伐，本公司通過對國內(nèi)外市場的深入調(diào)研，于2013年11月起，與浙江欣海船舶設(shè)計研究所合作，開始推進船舶節(jié)能環(huán)保改造工作，成立了已法人代表為組長的節(jié)能減排項目組，著手制訂節(jié)能技術(shù)改造總體推進方案，并公司自有9艘船舶進行節(jié)能改造。目前定位是一期先對二艘13500載重噸的船舶進行設(shè)計改造，通過改造達(dá)到節(jié)能10%的目標(biāo)，二期2015年2018年開始把

3、其他船只也進行改造，以其達(dá)到節(jié)能減排的目的。具體建設(shè)目標(biāo)是通過加裝前置導(dǎo)輪、高效螺旋槳和消渦鰭，應(yīng)用CFD對該方案進行了節(jié)能效果的數(shù)值模擬和評估，通過和原設(shè)計方案性能分析對比，得到節(jié)能10%效果。二.推進內(nèi)容（一）擬開展的工作重點本項目的工作重點是一期先對二艘13500噸散貨船進行了加裝前置導(dǎo)輪+槳后消渦鰭的組合節(jié)能改造方案設(shè)計，并應(yīng)用CFD對該方案進行了節(jié)能效果的數(shù)值模擬和評估，為具體落實改造提供有力保障。具體內(nèi)容如下：1 13500DWT散貨船基本信息13500DWT散貨船的主要參數(shù)可見表1，其船體、螺旋槳三維效果圖可見圖1、圖2。表1 13500DWT散貨船主要參數(shù)船型：13500DWT

4、散貨船垂線間長：131.80 m型寬：20.00 m型深：10.80 m設(shè)計吃水：7.95 m方形系數(shù) Cb：0.8269主機功率MCR：3310 kW主機轉(zhuǎn)速MCR：620 r/min服務(wù)航速：12 kn（設(shè)計吃水）螺旋槳直徑 D：4.348 m螺旋槳葉數(shù) Z：4盤面比 AE/AO：0.4850.75R螺距比 (P/D)0.75R：0.6227螺旋槳類型定距槳旋向右旋圖1 13500DWT散貨船船體三維效果圖圖2 螺旋槳三維效果圖2 基于CFD技術(shù)的船舶水動力節(jié)能裝置設(shè)計流程與方法2.1 水動力節(jié)能裝置開發(fā)流程 近幾年，隨著民船市場對推進器節(jié)能技術(shù)的進一步關(guān)注，中國船舶科學(xué)研究中心在船舶水動

5、力節(jié)能裝置設(shè)計方法、性能預(yù)報評估方法等方面組織技術(shù)骨干進行科研攻關(guān)，并逐漸形成了船舶水動力節(jié)能裝置的研發(fā)流程，其基本設(shè)計流程見圖3。圖3 CSSRC水動力節(jié)能裝置研發(fā)流程2.2 CFD控制方程及數(shù)值方法2.2.1 控制方程與湍流模型數(shù)值評估中采用了商用計算流體力學(xué)分析軟件Fluent，該軟件具有多種數(shù)值離散方法和多重網(wǎng)格加速技術(shù)，并利用靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適應(yīng)于復(fù)雜幾何外形的網(wǎng)格劃分，已廣泛應(yīng)用于船舶和螺旋槳的水動力性能和周圍流場的數(shù)值預(yù)報和評估、分析中。2.2.1.1 控制方程Fluent軟件采用慣性坐標(biāo)系下的不可壓縮Navier-Stokes方程，并以SST k-二方程湍流模式封閉雷諾平均后

6、出現(xiàn)的雷諾應(yīng)力項。控制方程具體形式為：連續(xù)性方程： (2.1)動量方程： (2.2)其中是速度分量的雷諾平均值，()=1,2,3表示不同方向；為坐標(biāo)分量；是雷諾數(shù),是運動粘性系數(shù)；是雷諾應(yīng)力項。 2.2.1.2 SST k-二方程湍流模型湍動能K和湍流脈動頻率的輸運方程為： (2.3) (2.4)令1表示常數(shù)(,)，2表示(,),表示(,)，他們之間的關(guān)系為： (2.5)第一組常數(shù)1為：，a1=0.31，k=0.41，第二組常數(shù)2為：，k=0.41，湍流粘性系數(shù)定義為： （2.6)其中S是速度變形量張量的模，y為網(wǎng)格結(jié)點與壁面的最小距離。、由下式給出：2.2.2 數(shù)值方法計算中采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)

7、格的有限體積法離散計算區(qū)域和控制方程，動量輸運方程的對流項采用三階MUSCL格式離散。假設(shè)由N個控制面包圍的控制體i(體積為)上積分控制方程式(2.1)式(2.4)，并且以，表示控制方程的對流項和粘性項，應(yīng)用高斯散度定理可得到控制方程的半離散形式： (2.7)為第j個控制面的面積，為單位外法向量。求解離散形式的控制方程(式2.7)離不開控制體表面的無粘和粘性通量值、的估算。下面給出控制面j的無粘通量的數(shù)值求解形式。無粘通量項的離散采用如下的Roe平均得到，即： (2.8)為雅可比系數(shù)矩陣： (2.9)為雅可比系數(shù)矩陣的特征值對角矩陣，和為左、右特征向量矩陣。式(2.8)中的流動變量和由非結(jié)構(gòu)網(wǎng)

8、格上的MUSCL格式插值得到，即 (2.10) (2.11)其中是控制單元i, j中心的方向矢量，控制參數(shù)。時，式(2.10)式(2.11)具有三階插值精度。為了減少計算工作量并使非定常計算過程具有較好的收斂性，湍流動能和湍流耗散頻率的輸運方程的對流項以二階迎風(fēng)格式離散，即式(2.10)(2.11)中取，控制方程的粘性項離散采用了二階中心差分格式，計算中還選用代數(shù)多重網(wǎng)格方法加快計算過程的收斂速度，可減少數(shù)值計算所需的時間。由于不可壓縮流動數(shù)值計算過程存在速度和壓力不能同時求解的問題，計算中采用基于交錯網(wǎng)格上的半隱式SIMPLEC方法進行耦合求解。3 13500DWT散貨船水動力節(jié)能方案選型鑒

9、于13500DWT散貨船的螺旋槳具有較大的根部螺距，會存在較強的轂渦，故在螺旋槳后加設(shè)消渦鰭（Hub Vortex Absorbed Fins，HVAF），以進一步降低螺旋槳根部的旋轉(zhuǎn)能量損失。與此同時，由該船快速性模型試驗報告可知，該船所采用的螺旋槳方案的推進效率并未達(dá)到最佳，也就是說，可對該槳進行進一步優(yōu)化設(shè)計。此外，由于本報告目標(biāo)船13500DWT散貨船的方形系數(shù)已達(dá)到了0.8269，而且其尾部也較為肥大。根據(jù)CFD評估得到船體尾部流場分析可知，其槳盤面位置處存在兩個較大的渦，如圖4所示。依據(jù)經(jīng)驗，認(rèn)為該船較適合加裝前置導(dǎo)管類節(jié)能裝置，如前置預(yù)旋導(dǎo)輪（Pre-Shrouded Vanes

10、，PSV）。綜上所述，13500DWT散貨船可采用以下水動力節(jié)能裝置：1) 加裝消渦鰭HVAF (Hub Vortex Absorbed Fins)；2) 換裝高效螺旋槳 Hi-Prop (High Efficiency Propeller)；3) 前置預(yù)旋導(dǎo)輪PSV (Pre-Shrouded Vanes)。對于消渦鰭而言，其節(jié)能機理則可歸結(jié)為：¨ 螺旋槳尾流矯直，打散轂渦，恢復(fù)壓力; ¨ 減小尾流旋轉(zhuǎn)能量損失；¨ 小葉產(chǎn)生扭力降低螺旋槳扭矩并產(chǎn)生推力。前置預(yù)旋導(dǎo)輪（PSV）的節(jié)能機理主要可以歸納為以下幾點：¨ 改善分離流動，恢復(fù)艉部船體表面壓力；&#

11、168; 加速導(dǎo)管產(chǎn)生推力; ¨ 產(chǎn)生預(yù)旋流減小尾流旋轉(zhuǎn)能量損失；¨ 均勻伴流場，提高螺旋槳效率。¨圖4 13500DWT散貨船槳盤面流場分布 圖5 13500DWT散貨船水動力節(jié)能方案選型結(jié)果4 13500DWT散貨船原設(shè)計槳加裝消渦鰭方案設(shè)計消渦鰭HVAF是節(jié)能裝置市場上最受歡迎的產(chǎn)品之一，相比于其他節(jié)能裝置，具有以下優(yōu)點：¨ 結(jié)構(gòu)簡單；¨ 投資成本低；¨ 投資回收期短；¨ 易于加工與安裝。4.1 13500DWT散貨船原槳消渦鰭方案主參數(shù)中國船舶科學(xué)研究中心針對13500DWT散貨船原槳進行了消渦鰭方案設(shè)計，其主參數(shù)可

12、見表2。而螺旋槳加裝常規(guī)槳帽和消渦鰭的三維效果圖分別可見圖6和圖7.表2 消渦鰭方案主參數(shù)鰭槳半徑比 R'/R0.28消渦鰭直徑 (mm)1200消渦鰭葉數(shù)Z4 圖6 螺旋槳安裝常規(guī)槳帽效果圖 圖7 螺旋槳安裝消渦鰭效果圖4.2 消渦鰭節(jié)能效果評估應(yīng)用CFD對比計算了均勻流場下螺旋槳分別加裝常規(guī)槳帽與消渦鰭的水動力性能，通過比較分析加裝常規(guī)槳帽與消渦鰭時的螺旋槳性能而得到消渦鰭的節(jié)能效果。定義以下參數(shù)：, , 其中，KT0, KQ0, 0分別表示螺旋槳帶常規(guī)槳帽時的整體推力系數(shù)、扭矩系數(shù)及敞水效率；而Kt', Kq', '則分別表示螺旋槳帶消渦鰭時的整體推力系數(shù)

13、、扭矩系數(shù)及敞水效率。圖8 螺旋槳加裝消渦鰭時性能CFD計算域及網(wǎng)格分布取設(shè)計點附近的進速系數(shù)J0=0.35進行CFD計算，結(jié)果見表3。由表可見，安裝消渦鰭后螺旋槳推力提高了1.4%，而扭矩略降低了0.4%，從而使得螺旋槳的效率增加了了1.8%。圖9和圖10分別為不帶消渦鰭和帶消渦鰭情況下的槳轂尾端的壓力云圖，從圖9可以看出，原將軍帽上有較為明顯的負(fù)壓區(qū)，即表現(xiàn)為將軍帽上的阻力較大；而安裝消渦鰭后（如圖10所示），原將軍帽上的負(fù)壓區(qū)被基本消除，即表現(xiàn)為將軍帽上的阻力明顯下降。從槳后方流場來看，加裝消渦鰭后，槳緊后方盤面不同半徑處的切向流場速度比不帶消渦鰭時，在0.3倍螺旋槳半徑（R）以內(nèi)，槳后

14、切向流場速度明顯下降，轂渦能量被回收，即節(jié)能。 圖9 無消渦鰭槳轂壓力云圖圖10 帶消渦鰭后槳轂壓力云圖圖11 帶與不帶消渦鰭槳緊后方盤面不同半徑處的切向流場速度對比圖根據(jù)實船應(yīng)用經(jīng)驗，消渦鰭安裝在實船上的節(jié)能效果會比模型尺度CFD預(yù)報結(jié)果更優(yōu)，預(yù)計此消渦鰭的實船節(jié)能效果可達(dá)到3%。表3 消渦鰭節(jié)能效果CFD預(yù)報結(jié)果J00.351.0140.9961.0185 高效螺旋槳方案設(shè)計5.1 原設(shè)計槳方案性能分析13500DWT散貨船原設(shè)計槳為MAU圖譜槳。浙江欣海設(shè)計所提供的船體有效馬力及設(shè)計自航因子可見表4。據(jù)此，可預(yù)報主機功率CSR下的航速，結(jié)果列于表5。表4 船體有效馬力及自航因子 (Tf/

15、Ta = 12.5m/12.5m) Vs（kn)PE（kW)wt10833.60.4010.295111138.10.4010.295121544.50.4010.295132092.60.4010.295表5 航速預(yù)報結(jié)果主機功率PD(kW)CSR, PD =3310*0.85*0.95=2672.825kW吃水條件設(shè)計吃水 (Tf/Ta 12.5m/12.5m)航速預(yù)報Vs(kn)11.965.2 高效螺旋槳和消渦鰭一體化升力面理論設(shè)計進行螺旋槳和消渦鰭升力面理論設(shè)計前需要獲取船體在螺旋槳處的伴流場，作為理論設(shè)計的輸入條件。但由于該船型前期未進行伴流場測試，為此我們采用最先進的粘/勢耦合的

16、推進器設(shè)計理論進行高效螺旋槳和消渦鰭的一體化設(shè)計。該方法首先根據(jù)所提供的船體型值，基于CFD方法對該船螺旋槳盤面處的伴流場進行了分析計算，將CFD計算得到的船體伴流場作為高效螺旋槳和消渦鰭理論設(shè)計的來流條件。在理論設(shè)計過程中采取考慮消渦鰭的最佳環(huán)量分布，適當(dāng)提高螺旋槳根部環(huán)量，充分發(fā)揮消渦鰭的節(jié)能效果，通過槳鰭之間的相互誘導(dǎo)速度來考慮螺旋槳和消渦鰭的相互影響。同時考慮高效槳葉剖面及適伴流的最佳側(cè)斜和縱傾分布設(shè)計以達(dá)到最佳效率。圖12為702所自主研發(fā)的集設(shè)計及性能預(yù)報一體的螺旋槳先進設(shè)計系統(tǒng)軟件。圖13為13500DWT散貨船高效螺旋槳和消渦鰭一體化設(shè)計的升力面尾渦模型。圖14為螺旋槳設(shè)計主要

17、流程。圖15為設(shè)計得到的螺旋槳和消渦鰭三維造型圖。圖 12 螺旋槳設(shè)計及性能預(yù)報集成軟件圖 13 螺旋槳與消渦鰭一體化設(shè)計升力面模型圖 14 螺旋槳和消渦鰭設(shè)計流程圖 15 13500DWT散貨船高效螺旋槳和消渦鰭三維造型圖5.3 高效螺旋槳方案性能評估高效螺旋槳的主參數(shù)表可見表7。最后，本報告采用CFD方法對高效螺旋槳設(shè)計方案進行了敞水性能計算，具體可見圖16。而13500DWT散貨船采用高效螺旋槳方案后的航速性能可見表7和表8。表6 高效螺旋槳設(shè)計方案主參數(shù)No.參數(shù)原槳高效槳1直徑Ds(m)4.3484.3482盤面比Ae/Ao0.4850.4853葉數(shù)Z444葉型MAUskewed5側(cè)

18、斜角(°)-24.5KT10KQ圖16 高效螺旋槳設(shè)計方案敞水性能及與原槳比較表7 相同航速下功率對比結(jié)果設(shè)計航速Vs(kn)12設(shè)計吃水Tf/Ta (m) 12.5 / 12.5 原設(shè)計槳PD(kW)2712高效槳PD(kW)2616節(jié)能效果3.5%表8 相同功率（CSR）下航速預(yù)報結(jié)果對比收到功率PD(kW)PD =3310*0.85*0.95=2672.8kW設(shè)計吃水Tf/Ta (m) 12.5 / 12.5原設(shè)計槳Vs(kn)11.96優(yōu)化設(shè)計槳Vs(kn)12.11航速提高(kn)0.155.4 高效螺旋槳消渦鰭方案性能評估高效螺旋槳消渦鰭的主參數(shù)可見表9。表9 消渦鰭方案

19、主參數(shù)鰭槳半徑比 R'/R0.28消渦鰭直徑 (mm)1200消渦鰭葉數(shù)Z4取設(shè)計點附近的進速系數(shù)J0=0.35進行CFD計算，結(jié)果見表3。由表10可見，安裝消渦鰭后螺旋槳推力提高了1.0%，扭矩略降低了0.5%，從而使得螺旋槳的效率增加了了1.5%。根據(jù)實船應(yīng)用經(jīng)驗，消渦鰭安裝在實船上的節(jié)能效果會比模型尺度CFD預(yù)報結(jié)果更優(yōu)，預(yù)計此消渦鰭的實船節(jié)能效果可達(dá)到2.5%。表10 消渦鰭節(jié)能效果CFD預(yù)報結(jié)果J00.351.0100.9951.0156 13500DWT散貨船前置式節(jié)能裝置設(shè)計評估6.1 基于CFD技術(shù)的節(jié)能裝置性能評估方法在開展船舶水動力節(jié)能裝置效果的CFD評估時，采用了

20、相同航速下的船后螺旋槳實際收到功率相對比較的方法，計算中可不考慮實際航行過程的船舶興波對阻力的影響，并且認(rèn)為節(jié)能裝置對船舶的興波和興波阻力的影響可忽略不計。節(jié)能裝置效果的數(shù)值評估過程中采用了重疊模進行船體螺旋槳節(jié)能裝置的周圍流動和水動力性能的數(shù)值預(yù)報和分析。節(jié)能裝置效果的評估以船體舵螺旋槳的CFD數(shù)值計算得到的螺旋槳收到功率為基礎(chǔ)，如果在相同航速下的加裝節(jié)能裝置后的螺旋槳收到功率小于原型，則該節(jié)能裝置具有節(jié)能效果。節(jié)能裝置效果的數(shù)值評估以模型試驗的自航點為計算比較點，首先進行自航點處的船體舵螺旋槳的周圍流場、船體阻力和螺旋槳的水動力性能的數(shù)值計算，由此可得到不帶待評估節(jié)能裝置時的船模自航點處的

21、船體阻力、螺旋槳水動力性能和螺旋槳的收到攻率；然后以相同的方法計算不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的帶節(jié)能裝置的船體阻力和螺旋槳推力得到新的平衡點，并得到帶該裝置后的船模自航點處的船體阻力、螺旋槳水動力和螺旋槳收到功率。在進行帶與不帶節(jié)能裝置的船模自航點計算時，均進行了相同的船模速度和不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的船體節(jié)能裝置的阻力和螺旋槳水動力的CFD計算，然后根據(jù)由計算得到計算工況下帶與不帶該節(jié)能裝置的自航點處的強制力(Z)，值得到帶與不帶節(jié)能裝置的船模自航平衡點處的船體阻力、螺旋槳水動力和螺旋槳收到功率，并進行比較和分析。其CFD模擬及節(jié)能效果評估的流程主要如下：¨ 帶與不帶節(jié)能裝置時的船體阻力及流場計算

22、分析；¨ 帶與不帶節(jié)能裝置時的船舶自航性能計算分析；¨ 在設(shè)計航速下，通過改變螺旋槳轉(zhuǎn)速進行一系列的船舶自航計算，并通過比較不同螺旋槳轉(zhuǎn)速下的船體阻力和螺旋槳推力得到新的平衡點，從而內(nèi)插得到船模自航點處的船體阻力、螺旋槳水動力和螺旋槳收到功率。¨ 通過比較帶與不帶節(jié)能裝置時的螺旋槳收到功率，評判節(jié)能裝置的節(jié)能效果。上述方法已經(jīng)獲得了數(shù)十型船的模型試驗驗證，其結(jié)果是可靠的。6.2 CFD計算模型船體、節(jié)能裝置、螺旋槳及其周圍計算區(qū)域的幾何建模在UG軟件中完成，計算網(wǎng)格在Gambit軟件中劃分，網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到700萬至900萬左右。計算區(qū)域中采用了分區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)

23、網(wǎng)格相結(jié)合的混合網(wǎng)格，其中船體艏部表面以四邊形劃分，周圍體網(wǎng)格為六面體，可提高RANS方程在壁面附近邊界層內(nèi)的流動和摩擦阻力的計算精度，并減少計算網(wǎng)格的數(shù)量；節(jié)能裝置、舵及船體尾部的小部分表面以三角形劃分，周圍區(qū)域為四面體網(wǎng)格，以適應(yīng)節(jié)能裝置、船體尾部及舵之間的復(fù)雜幾何關(guān)系，同時船后的螺旋槳、槳轂表面及其周圍流域也分別以三角形和四面體的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分（圖17圖18）。由于周向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳前方進流和后方去流由不能旋轉(zhuǎn)的前方船體及周圍區(qū)域提供，船體螺旋槳周圍流場和節(jié)能裝置的水動力性能計算中就不能采用周向平均的交接面進行螺旋槳進流和去流條件的簡化，計算中采用了基于多參考系的交接面方法來處理螺旋槳旋轉(zhuǎn)

24、和靜止船體及周圍計算區(qū)域之間的物理量交換。圖17 CFD計算域及網(wǎng)格分布形式 圖18 船體、螺旋槳、PSV表面網(wǎng)格分布6.3 前置預(yù)旋導(dǎo)輪（PSV）設(shè)計評估本報告對13500DWT散貨船進行了前置預(yù)旋導(dǎo)輪方案的設(shè)計（導(dǎo)輪效果示意圖19），并對設(shè)計方案進行了自航性能及阻力性能的CFD評估。本次節(jié)能裝置設(shè)計當(dāng)中采用縮比為=1：17.392，船體模型水線長為7715.62mm，螺旋槳直徑為250mm。同時，本次節(jié)能裝置的設(shè)計工況為船舶設(shè)計吃水（TF/TA=7.95m/7.95m)下航速Vs=12kn，分別對應(yīng)模型尺度下吃水條件為TF/TA=457.11mm/457.11mm，船模速度為Vm=1.5m

25、/s。圖19 13500DWT散貨船加裝PSV效果圖首先，對加裝與不加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪PSV方案進行了阻力性能對比計算分析，結(jié)果可見表11。從表中可以看出，加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪后船舶總阻力（包含船體、舵、節(jié)能裝置）與不加裝節(jié)能裝置時的船舶總阻力基本相當(dāng)，僅增加0.63%。船尾壓力分布和船體表面極限流線如圖所示：表11 加裝與不裝導(dǎo)輪時的船體阻力性能CFD計算結(jié)果對比分析Vs=12knVm (m/s)船體阻力Rm-ESD (N)Rm-HULL (N)Rm-TOTAL (N)帶PSV1.50.35055.03855.388無PSV1.555.04155.041其次，對船體+螺旋槳+舵與船體+導(dǎo)輪+螺旋槳

26、+舵系統(tǒng)分別進行了自航狀態(tài)的對比CFD計算分析，計算結(jié)果列于表12至表13。從比較來看，加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪后船舶收到功率降低了5.8%。綜合考慮加裝導(dǎo)輪之后船體阻力和螺旋槳收到功率的變化，可獲得導(dǎo)輪的節(jié)能效果為5%。表 12 未加裝導(dǎo)輪時船體自航性能CFD分析結(jié)果VmN阻力（N）強制力Z(N)螺旋槳水動力性能(m/s)(rps)ESDHullTotalT（N）Q(N·m)PD0(W)1.510.833 71.035 71.035 8.826 62.209 1.873 127.467 10.000 69.306 69.306 20.803 48.502 1.507 94.678 9.50

27、0 68.257 68.257 27.207 41.050 1.306 77.933 平衡點1.510.46270.27870.27814.28555.9951.707112.221表13 加裝導(dǎo)輪方案時船體自航性能CFD分析結(jié)果VmN阻力（N）強制力Z(N)螺旋槳水動力性能(m/s)(rps)ESDHullTotalT（N）Q(N·m)PD0(W)1.510.8330.61572.89173.5060.68572.8212.104143.19010.0000.62071.07471.69413.38158.3121.724108.3179.5000.62569.90270.5272

28、0.51750.0091.50689.872平衡點1.59.933 0.613 70.928 71.540 14.35557.184 1.694 105.736 節(jié)能效果(1-PD1/PD0)5.8%6.4 加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪后船尾表面流動狀態(tài)分析圖20給出了計算得到的加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪裝置后的船艉表面的壓力分布和極限流線，從舵表面的流動狀態(tài)可以看出，加裝該節(jié)能裝置后，船體表面沒有出現(xiàn)大范圍的明顯流動分離現(xiàn)象，但導(dǎo)輪定子與導(dǎo)管相連接的接合部存在細(xì)小流動分離現(xiàn)象，這是為了使得導(dǎo)輪能產(chǎn)生預(yù)旋效果，而讓鰭葉采用右旋旋的安裝角所導(dǎo)致的，這是設(shè)計當(dāng)中很難避免的現(xiàn)象。 圖20 13500DWT散貨船加裝PSV

29、后船艉表面壓力分布與極限流線7 13500DWT散貨船節(jié)能改造方案經(jīng)濟性分析及方案根據(jù)前面的消渦鰭、高效螺旋槳和前置預(yù)旋導(dǎo)輪的設(shè)計及CFD計算分析結(jié)果，并結(jié)合導(dǎo)輪與消渦鰭的實船應(yīng)用經(jīng)驗，可得到以下結(jié)論：1）13500DWT散貨船僅加裝消渦鰭HVAF，預(yù)計可以節(jié)能3%；2）13500DWT散貨船換裝高效螺旋槳，預(yù)計可以節(jié)能3.5%；3）13500DWT散貨船加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪PSV，預(yù)計可以節(jié)能5%；4）13500DWT散貨船換裝高效螺旋槳并加裝消渦鰭；預(yù)計可以節(jié)能6%；5）同時加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪和消渦鰭，預(yù)計可節(jié)能7%；6）同時加裝前置預(yù)旋導(dǎo)輪、高效螺旋槳和消渦鰭，預(yù)計可節(jié)能10%?？紤]13500

30、DWT散貨船在經(jīng)濟航速（Vs=10kn）運行時的油耗約為12 噸/日，按年均運行250天、油價5000元/噸計算，則可對不同的節(jié)能改造方案作經(jīng)濟性分析如下表14所示。表14 節(jié)能改造方案經(jīng)濟性分析（二艘13500DWT散貨船）No.節(jié)能改造方案節(jié)能效果日均省油(ton)年均省油(ton)年省油費(萬元)成本收回期(月)1消渦鰭3%07218090102高效槳+消渦鰭6%1.44360180113導(dǎo) 輪+消渦鰭7%1.68420210124導(dǎo) 輪+高效槳+消渦鰭10%2.460030012 三、實施主體浙江永航海運有限公司成立于2003年，公司注冊資本金為人民幣9280萬元。主要經(jīng)營國際船舶普通

31、貨物運輸及貨物運輸代理和國際船舶管理等業(yè)務(wù)，航線遍及中日韓、臺灣、遠(yuǎn)東及東南亞和印巴等國家和地區(qū)。目前公司自有船舶9艘，長期期租船舶5艘，總運力達(dá)10多萬噸，船隊的規(guī)模和運力的配置較好地適應(yīng)了經(jīng)營航區(qū)的市場需求，在國內(nèi)同類航運企業(yè)中占有一席之地。企業(yè)部門設(shè)置齊全，管理嚴(yán)謹(jǐn)，專業(yè)性強，在長期的經(jīng)營實踐中積累了豐富的管理經(jīng)驗。此外，公司主要的業(yè)務(wù)部門中本科學(xué)歷員工達(dá)100% ；公司的黨員人數(shù)約占員工總數(shù)的40%左右，團隊的先進性和管理的專業(yè)化，為企業(yè)的健康、穩(wěn)定和持續(xù)地發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。公司在各級政府和相關(guān)部門的指導(dǎo)幫助下，于2009年初成為浙江省首批臺灣海峽兩岸直航企業(yè)。5年來，隨著公司船隊

32、結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，臺灣航線直航船舶的運力達(dá)7萬余噸，該航線的貨運量歷年來持續(xù)保持1015%的幅度穩(wěn)步遞增。2013年臺灣航線的貨運量首度超越150萬噸，躍居全國散雜貨運輸直航企業(yè)的前列。2012年被交通運輸部列為兩岸直航全國重點港航企業(yè)之一。隨著臺海兩岸合作和經(jīng)貿(mào)關(guān)系的持續(xù)發(fā)展，預(yù)計今年臺灣航線運量有望突破200萬噸。在航運市場持續(xù)低迷的大環(huán)境下，臺灣航線儼然成為公司業(yè)務(wù)增長的引擎。企業(yè)的發(fā)展離不開專業(yè)人才，2011年公司與大連海事大學(xué)（“211”工程大學(xué)）簽訂了“建立教學(xué)實習(xí)基地”協(xié)議，為培養(yǎng)和引進一流專業(yè)人才提供了保證，同時，公司還在該校設(shè)立了“同茂助學(xué)金”，幫助貧特困生完成學(xué)業(yè)，為打造和諧社會做出了一定的貢獻。此外，公司管理層充分認(rèn)識到要在競爭激烈、變化多端的市場中始終保持領(lǐng)先性并立于不敗之地，企業(yè)在堅持以市場為導(dǎo)向、以管理促效益、以服務(wù)創(chuàng)品牌經(jīng)營的同時，技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級也是不可或缺的競爭手段。目前，公司正在與相關(guān)的船舶設(shè)計院和科研機構(gòu)商洽共同合作探索和研發(fā)，燃油效能管理、船型和推進器間節(jié)能匹配等相關(guān)聯(lián)的科研項目，其成