本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳的水動力優(yōu)化設(shè)計及噪聲性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2015年

導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳的水動力優(yōu)化設(shè)計及噪聲性能分析

倪豪良  

【摘要】：節(jié)能和環(huán)保是綠色船舶的兩個重要理念,推進(jìn)器作為船舶主要能耗源和噪聲源已受到越來越多研究人員的關(guān)注。導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳結(jié)合了導(dǎo)管螺旋槳和對轉(zhuǎn)螺旋槳的特點,具有高效率、高推力和低噪音的優(yōu)勢,而國內(nèi)外對其性能研究還非常少。本文在一臺單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管螺旋槳19A/Ka4-55的基礎(chǔ)上,根據(jù)葉柵理論設(shè)計導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳,然后利用基于粘性計算流體力學(xué)的CFX以及Lighthill聲類比有限元法的Actran軟件對導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳水動力性能以及無空化噪聲性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析,并與單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳進(jìn)行了對比。首先,本文分別介紹了導(dǎo)管螺旋槳和對轉(zhuǎn)螺旋槳各自的特點以及它們組合而成的導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳幾種可行的結(jié)構(gòu),由于導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳理論方面的研究相當(dāng)稀少,本文分別概括總結(jié)了關(guān)于導(dǎo)管螺旋槳、對轉(zhuǎn)螺旋槳的水動力性能以及螺旋槳噪聲分析方面的研究方法以及發(fā)展趨勢。其次,運用粘流計算流體力學(xué)CFD方法預(yù)報了一臺普通單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管螺旋槳19A/Ka4-55的敞水性能,并與敞水實驗結(jié)果對比,進(jìn)行了數(shù)值方法正確性以及網(wǎng)格無關(guān)性驗證。基于導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳與葉輪機(jī)在形態(tài)以及內(nèi)部流動形式的相似性,在普通導(dǎo)管槳基礎(chǔ)上根據(jù)葉柵理論初步設(shè)計了一臺導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳,并計算其水動力性能,與單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳進(jìn)行對比。再次,分析了初步設(shè)計的導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳性能不理想的原因,重新對前后槳的螺距匹配進(jìn)行分析,分別采用了等出口處切向誘導(dǎo)速度和等加功量比兩種設(shè)計方案,通過調(diào)整轉(zhuǎn)速實現(xiàn)最佳匹配。由于導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳前后槳旋轉(zhuǎn)時周期性的相位變化,槳葉推力、轉(zhuǎn)矩周期性變化幅值大,即激振力大,于是研究了不同前后槳葉數(shù)匹配對激振力的影響。最后,以非定常計算得到的螺旋槳流場的時域速度場,通過傅立葉變換得到頻域噪聲源,通過Lighthill聲類比變分公式有限元法進(jìn)行聲傳播計算,分別預(yù)報了均勻來流和非均勻來流下導(dǎo)管對轉(zhuǎn)槳和單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳的無空泡噪聲,并進(jìn)行對比及分析,研究了螺旋槳噪聲聲壓級頻譜特性,噪聲聲壓級隨距離、進(jìn)速系數(shù)的變化情況,聲壓級指向性、聲源特性等特點。本文主要初步研究了一種新型推進(jìn)器的水動力性能設(shè)計方法以及其噪聲特性,對后續(xù)深入的研究有著重要意義。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2015
【分類號】：U664.33
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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