槳葉根部負荷及轂渦能量利用研究一直是螺旋槳設計研究工作的重要內(nèi)容之一。本文采用RANS方法進行敞水螺旋槳定常數(shù)值模擬,并與LDV流場測量數(shù)據(jù)對比驗證了數(shù)值模擬的可靠性。進一步分析了3個不同環(huán)量分布形式螺旋槳的轂渦結構差異,闡述了螺旋槳根部負荷對轂渦結構的重要影響。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

螺旋槳三維模型Fig.13Dmodelofthepropeller計算域入口V0為3m/s的等值速度進口邊界，出口為壓力出口邊界

測試結果也可以看出。本文CFD模擬得到的速度場在轂渦區(qū)域與LDV測試結果吻合程度相對轂渦外的螺旋槳尾流區(qū)為低，但是仍可以得到正確的周向平均切向速度峰值出現(xiàn)的徑向位置周向速度分布的趨勢也與LDV結果相符。因此，采用本文的數(shù)值模擬結果進行螺旋槳尾渦系分析是可行的。3槳葉負荷分布螺旋槳的環(huán)量分布采用斯托克斯定理，通過對槳后流場中的切向速度進行周向積分得到，其計算方法見式（1）。Hong[5]通過CFD數(shù)值模擬分別采用該方圖1螺旋槳三維模型Fig.13Dmodelofthepropeller圖2螺旋槳尾流場CFD模擬與LDV測量周向平均速度結果對比Fig.2ComparisonofpropellercircumferentialaveragevelocitybetweenCFD第42卷趙鵬禮：螺旋槳根部負荷對轂渦結構影響分析·35·

這一現(xiàn)象應該是由旋轉速度、槳葉根渦和端面分離流動共同作用導致的。4.2軸向渦通量發(fā)展為進一步研究轂渦結構，對不同軸向斷面分別進行軸向渦通量Qa計算，計算方法見式（2），在槳轂區(qū)域（x/R<0.5）徑向積分范圍為槳轂壁面邊界層外至半徑R，圖7為計算結果。從圖中可以看出，由于渦量耗散，在槳轂端面之前的軸向渦通量呈現(xiàn)不斷緩慢下降的趨勢，而在槳轂端面以后位置，軸向渦通量降至零。由于在r/R=1.0位置的切向速度已經(jīng)降至0，由斯托克斯定理即式（3）易得，不同軸向斷面半徑圖3螺旋槳尾流場CFD模擬與LDV測量周向速度分布結果對比Fig.3Comparisonofpropellercircumferentialvelocitydistribu-tionbetweenCFDsimulationandLDVmeasurement圖4歸一化的徑向環(huán)量分布（x/R=0.16）Fig.4Normalizedradialcirculationdistribution(x/R=0.16)圖5中縱剖面（Z=0）軸向渦量Ωa分布及渦線Fig.5AxialvorticityΩadistributionandvortexlineinthemiddlesection(Z=0)·36·艦船科學技術第42卷

【參考文獻】：
期刊論文
[1]螺旋槳性能分析與優(yōu)化設計中槳轂的影響分析[J]. 孫文愈,黃國富.  中國造船. 2016(01)
[2]螺旋槳轂帽鰭設計新方法[J]. 李鵬程,鄧麗麗.  船海工程. 2011(06)

碩士論文
[1]消渦輪節(jié)能裝置的機理分析及效果論證評估[D]. 高德寶.中國艦船研究院 2015
[2]槳后節(jié)能舵球的水動力性能分析[D]. 李鑫.哈爾濱工程大學 2009



本文編號：3260837