本文關(guān)鍵詞：雙槳擾動對螺旋槳激振力的影響研究

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【摘要】：劇烈的船體振動不僅會破壞船體結(jié)構(gòu),降低船舶的安全性,而且還影響船舶的舒適性,甚至威脅到船員和旅客的身心健康。螺旋槳激振力作為船舶振動的主要激勵源之一,是決定船舶質(zhì)量的關(guān)鍵因素。同時,隨著社會對船舶噸位和航速的要求不斷提高,目前有相當數(shù)量的船舶采用雙槳推進,尤其是軍用的艦艇。因此雙槳激振力問題的研究,具有極其重要的實際意義。本文借助CFD軟件,ANSYS-CFX,運用數(shù)值模擬的方法,通過求解計算域的控制方程,研究了船后雙槳的多個因素在無空化的情況下對激振力的影響,具體的內(nèi)容如下:1)進行了螺旋槳敞水試驗的數(shù)值模擬,完成了本文計算方法的驗證,并討論了旋轉(zhuǎn)流場的幾何尺寸和網(wǎng)格密度對推力系數(shù)曲線和轉(zhuǎn)矩系數(shù)曲線的影響。2)計算分析了整個船體模型和半個船體模型的船后伴流,通過比較發(fā)現(xiàn),兩者的伴流場十分相似,證明了用半船模型來代替整船模型來產(chǎn)生船尾伴流的可行性。3)改變船后槳的布置方式,分別計算了左側(cè)單槳和內(nèi)旋左槳的軸承力和監(jiān)測點的水動力。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),兩者的軸承力只是在軸向上有較大的差異,在其它方向上的分量相差不大;在表面力上,內(nèi)旋左側(cè)槳的脈動壓力系數(shù)均大于左側(cè)單槳,但是這種差距因監(jiān)測點不同而有所不同。4)探究了雙槳的布置方式對螺旋槳激振力的影響。通過比較內(nèi)旋左槳和外旋左槳的激振力發(fā)現(xiàn),在軸承力上,外旋左槳軸向激勵力一階幅值的無因次值大于內(nèi)旋左槳17.02%,其余方向的分量都是外旋槳的值稍大于內(nèi)旋槳;在表面力上,外旋左槳的脈動壓力系數(shù)大于內(nèi)旋左槳,兩者的最大差異為前者比后者大48%。5)研究了相位對外旋槳激振力的影響。通過比較不同相位下的激振力發(fā)現(xiàn),在軸承力上,隨著雙槳之間相位差的增大,軸向激勵力的一階幅值也增大,而其他軸承力分量的一階幅值相差不大;在表面力上,各個監(jiān)測點水壓力的一階幅值隨著相位差的增大而增大,0°和45°相位差下的脈動壓力系數(shù)的比值的最大值為2/3,最小值為1/2。
【關(guān)鍵詞】：激振力 CFD 雙槳 脈動水壓力
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.33;U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 螺旋槳激振力的研究方法11-15
• 1.2.1 理論計算法11-12
• 1.2.2 經(jīng)驗公式法12-13
• 1.2.3 模型試驗法13-14
• 1.2.4 CFD法14-15
• 1.3 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 CFD法對螺旋槳水動力性能的研究15-16
• 1.3.2 螺旋槳激振力的研究16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 螺旋槳敞水性能數(shù)值驗證19-36
• 2.1 計算流體力學(xué)理論19-21
• 2.1.1 控制方程19-20
• 2.1.2 湍流模式20-21
• 2.2 建立數(shù)值模型21-28
• 2.2.1 建立螺旋槳模型21-23
• 2.2.2 建立流場幾何模型23-24
• 2.2.3 劃分流場網(wǎng)格24-25
• 2.2.4 邊界條件的設(shè)置和近壁面網(wǎng)格尺寸的驗證25-28
• 2.3 旋轉(zhuǎn)流場的尺寸和網(wǎng)格密度的影響28-33
• 2.3.1 旋轉(zhuǎn)流場尺寸的影響28-31
• 2.3.2 旋轉(zhuǎn)流場網(wǎng)格密度的影響31-33
• 2.4 敞水螺旋槳的性能計算33-35
• 2.4.1 定常敞水螺旋槳性能計算33-34
• 2.4.2 非定常敞水槳槳葉表面壓力的計算34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 全船和半船伴流場的研究與對比36-45
• 3.1 建立數(shù)值模型36-39
• 3.1.1 建立船體模型36-37
• 3.1.2 建立流場模型37-39
• 3.2 數(shù)值模擬前處理39-41
• 3.2.1 流場網(wǎng)格的離散39
• 3.2.2 邊界條件的設(shè)置39-41
• 3.3 伴流場的研究與對比41-44
• 3.3.1 伴流場的速度分布41-42
• 3.3.2 伴流場的壓力分布42-43
• 3.3.3 伴流場的渦量分布43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 同相雙槳對螺旋槳激振力的影響45-62
• 4.1 建立數(shù)值模型45-48
• 4.1.1 建立MAU4-55槳模型45-47
• 4.1.2 建立流場模型47-48
• 4.2 左側(cè)單槳和同相雙槳激振力的計算48-50
• 4.2.1 左側(cè)單槳的激振力的計算48-49
• 4.2.2 同相雙槳的激振力的計算49-50
• 4.3 計算結(jié)果及數(shù)據(jù)分析50-61
• 4.3.1 不同工況下的軸承力50-56
• 4.3.2 不同工況下的監(jiān)測點水壓力56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 相位差對外旋槳激振力的影響62-75
• 5.1 數(shù)值模擬前處理62-63
• 5.1.1 建立流場模型62-63
• 5.1.2 網(wǎng)格的劃分及邊界條件的設(shè)置63
• 5.2 軸承力的計算及分析63-69
• 5.2.1 軸承力的計算63-66
• 5.2.2 軸承力頻域分析66-69
• 5.3 監(jiān)測點水壓力的計算及分析69-73
• 5.3.1 監(jiān)測點水壓力的計算69-71
• 5.3.2 監(jiān)測點水壓力的頻域分析71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果82-84
• 致謝84

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本文編號：1043100