【摘要】：船舶螺旋槳設(shè)計(jì)在國際競爭中日趨激烈,主要集中于效率和空泡性能的競爭。采用徑向最佳環(huán)量分布有助于螺旋槳效率的提升,而對負(fù)荷的弦向分布是否會(huì)對效率產(chǎn)生影響的研究很少。而通常為提升效率降低盤面比,加劇了螺旋槳的空泡,剝蝕風(fēng)險(xiǎn)提升。本文采用不同的弦向負(fù)荷分布進(jìn)行螺旋槳實(shí)例設(shè)計(jì),分析弦向負(fù)荷分布對螺旋槳效率和空泡的影響。此外,中國船舶科學(xué)研究中心的升力面設(shè)計(jì)程序采用從三維邊界條件簡化得到的二維形式求解拱弧面,存在改進(jìn)空間。本文將三維邊界條件作為螺旋槳幾何的求解方法,建立新的升力面設(shè)計(jì)程序。首先,對螺旋槳邊界條件進(jìn)行分析,建立采用三維邊界條件的升力面設(shè)計(jì)程序,并采用原程序?qū)π鲁绦蜻M(jìn)行校核。結(jié)果表明在小縱傾設(shè)計(jì)條件下,兩程序計(jì)算的螺旋槳幾何及水動(dòng)力性能差別不大。但對于大縱傾螺旋槳,應(yīng)采用三維邊界條件設(shè)計(jì)。其次,采用面元法程序?qū)π屎玫膶?shí)例槳進(jìn)行水動(dòng)力預(yù)報(bào),分析其弦向負(fù)荷分布形式。根據(jù)分析結(jié)果,建立了新的弦向負(fù)荷分布模型。然后,采用不同的弦向負(fù)荷分布對某集裝箱船進(jìn)行螺旋槳理論設(shè)計(jì)。對設(shè)計(jì)槳進(jìn)行CFD方法水動(dòng)力驗(yàn)證。采用面元法程序?qū)Ω髟O(shè)計(jì)槳進(jìn)行壓力預(yù)報(bào),選定試驗(yàn)方案。并對選定方案進(jìn)行非定常面元法壓力預(yù)報(bào)。最后,把最終確定的方案進(jìn)行槳模加工,在中國船舶科學(xué)研究中心的循環(huán)水槽對槳模進(jìn)行船后水動(dòng)力試驗(yàn)和空泡試驗(yàn)。結(jié)果表明弦向負(fù)荷分布對效率無明顯的影響,但對空泡影響較為顯著。因此,在剝蝕風(fēng)險(xiǎn)較大的外半徑,可以采用新建立的弦向負(fù)荷分布形式,以提升空泡強(qiáng)度使其破裂在葉片區(qū)外,可能降低螺旋槳的剝蝕風(fēng)險(xiǎn)。
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.33
【圖文】：

槳的幾何表達(dá)的設(shè)計(jì)問題可以采用升力線理論解決。在升力線理論中，按照推力要環(huán)量、水動(dòng)力螺距角以及幾何螺距角的徑向分布。但是升力線理論設(shè)二維機(jī)翼理論選擇拱弧線分布的，因此并沒有真正地去滿足邊界條件得到葉片的幾何形狀需要升力面方法來完成。學(xué)形式表達(dá)螺旋槳的邊界條件首先需要獲得其幾何形狀的數(shù)學(xué)表達(dá)式獻(xiàn)[17] 第三章 3.2 節(jié)的幾何表達(dá)形式，假設(shè)螺旋槳在原地作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系( )。 軸與槳軸重合向下游為正； 為徑向坐標(biāo)，右手法則規(guī)定其正向，見圖 2-1-(a)。通葉根剖面鼻尾線中點(diǎn)的徑向線定線，規(guī)定1號葉片上的螺旋槳參考線為 = 。通過螺旋槳參考線作與 = ，見圖 2-1-(b)。以導(dǎo)邊至隨邊為 的正向規(guī)定葉片的導(dǎo)邊和隨邊旋槳，因此旋轉(zhuǎn)方向與 相反，見圖 2-1-(c)。

弦向負(fù)荷分布對螺旋槳效率和空泡影響的分析及設(shè)計(jì)程序改進(jìn)，它的表達(dá)式為 = ( ) 令槳葉剖面鼻尾線中點(diǎn)的坐標(biāo)為( ) = ( ) = ( ) ( ) ф = ( ) 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，參考面的方程為 ( ) = ф ( ) = 通常螺旋槳的型值是以沿弦向和垂直于弦向的坐標(biāo)給出的，建立沿 , 從螺旋槳葉片參考線開始，向隨邊為正，向?qū)н厼樨?fù)，見圖 2-2。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 傅慧萍;陳作鋼;;以伴流均勻度為目標(biāo)的艉部線型優(yōu)化[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2010年10期

2 郭永松;;任意徑向負(fù)荷分布的螺旋槳理論設(shè)計(jì)[J];交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào);1983年02期

本文編號：2724985