槳葉根部負(fù)荷及轂渦能量利用研究一直是螺旋槳設(shè)計(jì)研究工作的重要內(nèi)容之一。本文采用RANS方法進(jìn)行敞水螺旋槳定常數(shù)值模擬,并與LDV流場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。進(jìn)一步分析了3個(gè)不同環(huán)量分布形式螺旋槳的轂渦結(jié)構(gòu)差異,闡述了螺旋槳根部負(fù)荷對(duì)轂渦結(jié)構(gòu)的重要影響。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(11)北大核心

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【部分圖文】：

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

測(cè)試結(jié)果也可以看出。本文CFD模擬得到的速度場(chǎng)在轂渦區(qū)域與LDV測(cè)試結(jié)果吻合程度相對(duì)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(shì)也與LDV結(jié)果相符。因此，采用本文的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行螺旋槳尾渦系分析是可行的。3槳葉負(fù)荷分布螺旋槳的環(huán)量分布采用斯托克斯定理，通過(guò)對(duì)槳后流場(chǎng)中的切向速度進(jìn)行周向積分得到，其計(jì)算方法見(jiàn)式（1）。Hong[5]通過(guò)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(chǎng)CFD模擬與LDV測(cè)量周向平均速度結(jié)果對(duì)比Fig.2ComparisonofpropellercircumferentialaveragevelocitybetweenCFD第42卷趙鵬禮：螺旋槳根部負(fù)荷對(duì)轂渦結(jié)構(gòu)影響分析·35·

這一現(xiàn)象應(yīng)該是由旋轉(zhuǎn)速度、槳葉根渦和端面分離流動(dòng)共同作用導(dǎo)致的。4.2軸向渦通量發(fā)展為進(jìn)一步研究轂渦結(jié)構(gòu)，對(duì)不同軸向斷面分別進(jìn)行軸向渦通量Qa計(jì)算，計(jì)算方法見(jiàn)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(jì)算結(jié)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(shì)，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(chǎng)CFD模擬與LDV測(cè)量周向速度分布結(jié)果對(duì)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(xué)技術(shù)第42卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]螺旋槳性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)中槳轂的影響分析[J]. 孫文愈,黃國(guó)富.  中國(guó)造船. 2016(01)
[2]螺旋槳轂帽鰭設(shè)計(jì)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(jī)理分析及效果論證評(píng)估[D]. 高德寶.中國(guó)艦船研究院 2015
[2]槳后節(jié)能舵球的水動(dòng)力性能分析[D]. 李鑫.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3260837