船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)研究進(jìn)展

船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)研究進(jìn)展船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)是指在船舶傳統(tǒng)水動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入一系列附加的水動(dòng)力組件或設(shè)備，在提供推進(jìn)力的同時(shí)，提高系統(tǒng)效率，減少油耗，降低碳排放。在近年來(lái)海洋經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的情況下，船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)已在船舶設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文將重點(diǎn)介紹船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)的研究進(jìn)展并提出幾點(diǎn)展望。

一、研究進(jìn)展

1.通用設(shè)計(jì)軟件和優(yōu)化算法不斷發(fā)展

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算能力的不斷提高，通用CFD（ComputationalFluidDynamics）軟件和優(yōu)化算法得到廣泛應(yīng)用。這使得船舶水動(dòng)力學(xué)仿真和性能評(píng)估變得更加準(zhǔn)確和可靠。同時(shí)，優(yōu)化算法也在優(yōu)化船體形狀、水動(dòng)力組件布局和運(yùn)營(yíng)策略等方面產(chǎn)生了積極作用。

2.舵翼技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用

舵翼是指安裝在船舶舵面上的附加水動(dòng)力組件，用來(lái)改善舵效，提高航速和降低油耗。近年來(lái)，更多的船舶設(shè)計(jì)采用了舵翼，同時(shí)，改進(jìn)的舵翼形式和材料也使其性能得到了進(jìn)一步提升。

3.光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

光伏發(fā)電技術(shù)是指利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電力，典型的光伏電池板可以安裝在船殼或桅桿上。近年來(lái)，隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)在船舶上的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)。光伏發(fā)電技術(shù)不僅可以降低耗油、降低排放，還可以提供可靠的備用電源。

二、展望

1.綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)

今后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，我們可以對(duì)船舶的整體設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行更加全面和精確的優(yōu)化。船舶設(shè)計(jì)中融入附加水動(dòng)力技術(shù)的優(yōu)化將變得更加精細(xì)、更加人性化。

2.多源附加水動(dòng)力組件應(yīng)用

近年來(lái)，船舶上出現(xiàn)了各種附加水動(dòng)力組件，包括空氣動(dòng)力、潮汐動(dòng)力、風(fēng)力等。這些多源水動(dòng)力組件的組合優(yōu)化將是今后船舶附加水動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。

3.多項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)與約束條件的平衡

未來(lái)船舶設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程，不再關(guān)注單一的指標(biāo)，而是考慮多項(xiàng)指標(biāo)，如節(jié)能、環(huán)保、可靠性與安全之間的約束條件。相信通過(guò)多項(xiàng)指標(biāo)的平衡，將實(shí)現(xiàn)一個(gè)更加多功能的船舶，為未來(lái)海洋經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)大的支持。

總之，船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)為船舶榮辱與共的船東和船隊(duì)，提供了自動(dòng)化、智能化和精準(zhǔn)化的水動(dòng)力組件及管理方案。未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展與推廣。船舶附加水動(dòng)力組合節(jié)能技術(shù)的研究發(fā)展，不僅在理論上有了較大的改進(jìn)與創(chuàng)新，同時(shí)也得到了實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證。以下列出一些實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

1.船舶附加水動(dòng)力組件對(duì)油耗的降低效果

某船舶廠家在一艘散貨船上添加了舵翼和尾流修形板，結(jié)果油耗較原來(lái)下降了16%，因此油耗的降低是節(jié)能技術(shù)的最重要的優(yōu)點(diǎn)之一。

2.船舶規(guī)避空氣阻力技術(shù)對(duì)油耗的降低效果

船舶規(guī)避空氣阻力技術(shù)又可以稱作空氣動(dòng)力技術(shù)，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)船體與增加空氣流動(dòng)的氣動(dòng)裝置來(lái)減少船舶在行駛過(guò)程中受到的空氣阻力。有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)船速為10節(jié)，風(fēng)速為8級(jí)，船舶的空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使油耗減少約15.5%。

3.光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)船舶電量的提供

研究表明，在建筑在船體上的光伏電池板固定于平面船面時(shí)，其平均發(fā)電量約為10瓦。通過(guò)將光伏板安裝在船殼上，就可以為船舶提供大量的備用電源。這是在很多情況下都是非常必要的，例如發(fā)生船舶故障或其它遇險(xiǎn)事件的情況下。

總的來(lái)看，船舶附加水動(dòng)力組件所取得的節(jié)能效果是顯著的，而船舶規(guī)避空氣阻力技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)船舶電耗的降低和船舶電力的提供都是極其實(shí)用且環(huán)保的技術(shù)。這些附加水動(dòng)力技術(shù)可以為船舶運(yùn)行帶來(lái)大量節(jié)能收益和環(huán)保效益，并促進(jìn)航運(yùn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。太陽(yáng)能飛機(jī)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為全球科技的熱點(diǎn)，其可持續(xù)性和環(huán)保性凸顯著此類飛行器的未來(lái)發(fā)展方向。近年來(lái)，全球各地多次出現(xiàn)了太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的試飛和實(shí)測(cè)，例如智利航空工業(yè)公司成功試飛了全球第一架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)——“震撼者”，以及英國(guó)公司QuinetiQ所研發(fā)的“赫西修斯”，這些都是太陽(yáng)能飛機(jī)在可持續(xù)性和環(huán)保性方面探索的具體成果。

在經(jīng)濟(jì)上，太陽(yáng)能飛機(jī)有望成為很好的商業(yè)模式，例如：SolarImpulse（陽(yáng)光動(dòng)力號(hào)）飛行和Google公司旗下的“提升球”計(jì)劃等等。SolarImpulse團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行世界首次繞地球飛行期間，成功通過(guò)交叉洲際飛行、原位過(guò)夜和飛行室人員響應(yīng)基本需求的多項(xiàng)飛行挑戰(zhàn)，因此成果豐碩。相比傳統(tǒng)飛機(jī)，太陽(yáng)能飛機(jī)可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持高空飛行，其可飛行時(shí)間與距離的限制較小，這為未來(lái)無(wú)人機(jī)或載人機(jī)的長(zhǎng)途高空飛行提供了可能。

太陽(yáng)能飛機(jī)的技術(shù)上也取得了一些不俗的成果。例如，利用開槽邊界層控制技術(shù)（Gurneyflap）可以顯著提高太陽(yáng)能飛機(jī)的升力和阻力比，從而提高其翼面加布量和安全性。此外，通過(guò)對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在獲得額外支持時(shí)增加光伏組件的安裝，從而增加太陽(yáng)能飛機(jī)的光伏功率，同時(shí)又不會(huì)增加