發(fā)布時間：2019-10-24 00:30

【摘要】：舵對船舶的操縱性能有很大的影響。船用襟翼舵是一種高升力的舵,能有效的改善船舶的回轉(zhuǎn)性能,在最近幾年引起了設(shè)計人員的重視。而對船用襟翼舵的水動力性能的研究主要還是依靠傳統(tǒng)理論、經(jīng)驗和相關(guān)試驗,設(shè)計周期長且費用高,給船用襟翼舵的設(shè)計帶來不便。計算流體力學(xué)的發(fā)展促使數(shù)值模擬可應(yīng)用于船用襟翼舵的水動力性能研究,對襟翼舵的設(shè)計有重要的意義。本文根據(jù)某型船舶的外形尺寸和傳統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗為該船舶設(shè)計了襟翼舵的外形,利用通用CFD軟件FLUENT對該襟翼舵敞水情況下的水動力性能進行了數(shù)值模擬,研究了襟翼舵舵力與舵角的變化規(guī)律,并將得到的數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)作對比,兩者吻合良好。從計算結(jié)果可以看出襟翼舵舵力隨主舵角,子舵角的增大而增大且高于普通流線型舵。從實際情況考慮,對船后襟翼舵的水動力性能和流場分布進行了數(shù)值模擬,并研究了船體相對水流有側(cè)滑角情況下對襟翼舵水動力的影響。從計算結(jié)果可以看出受船體影響襟翼舵舵力比敞水情況下有所下降且左舵和右舵的舵力也存在差異,當(dāng)船體有側(cè)滑角時襟翼舵舵力會進一步降低,但高于普通流線型舵。將受船體影響時的襟翼舵舵力的數(shù)值模擬結(jié)果應(yīng)用于該船舶回轉(zhuǎn)半徑的計算。計算結(jié)果表明在襟翼舵主舵角為30°,子舵角為30°時該船舶的回轉(zhuǎn)半徑相比較普通流線型舵舵角30°時減小達30%。
【圖文】：

如圖1.1 所示：圖 1.1 襟舵翼基本結(jié)構(gòu)襟翼舵最早運用在飛行器上，將襟翼安裝在飛機上一方面可以增加機翼面積，另一方面又相當(dāng)于增大了機翼翼型的拱度。由機翼理論知道，如果一個對稱剖面的機翼，，在其展弦比、弦長、迎角不變的情況下，改變機翼的拱度，則機翼此時的升力系數(shù)會比原來高。原因是機翼由對稱剖面變?yōu)橛泄岸葯C翼時，拱度會變相增大了來流與機翼的迎角。而船用襟翼舵的情況跟機翼非常類似，當(dāng)子舵角處于零位時，襟翼舵相當(dāng)于對稱剖面的機翼，當(dāng)子舵角發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，襟翼舵相當(dāng)于由對稱剖面機翼變?yōu)橛泄岸鹊臋C翼。所以襟翼舵的升力系數(shù)比對稱剖面翼型的舵（一般流線型舵）的升力系數(shù)大，使得安裝了襟翼舵的船舶的回轉(zhuǎn)性能更好。而在舵處于零位時（子舵相對于主舵偏角為零），襟翼舵翼型的剖面是對稱的，使得船舶能夠穩(wěn)定的航行，同時也沒有增加船舶直線航行時的阻力[7]。因此最近幾年來我國越來越多的船舶設(shè)計人員開始采用襟翼舵。襟翼舵按照轉(zhuǎn)角比 / 來劃分（ 為主舵角，是襟翼舵主舵相對于來流的迎角， 為子舵角，是襟翼舵子舵相對于主舵的偏轉(zhuǎn)角），可分為兩類：一種 是固定值，即子舵角與主舵角呈等比例變化，被稱為定轉(zhuǎn)角比型；另一種 不是定值，被稱為變轉(zhuǎn)角比型。定轉(zhuǎn)角比型襟翼舵：由于其轉(zhuǎn)角比是固定的，當(dāng)主舵迎角增大時子舵角也相對應(yīng)的增大，而在實際航向中大部分時間是小舵角操縱，從而此傳動機構(gòu)的襟翼舵無法實現(xiàn)“小舵角高舵效”的要求，襟翼舵的優(yōu)越性無法得到充分發(fā)揮。

某型濱海調(diào)查船三視圖
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.36

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本文編號：2552304