發(fā)布時(shí)間：2017-04-25 18:11

  本文關(guān)鍵詞：船用螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著船舶工業(yè)的發(fā)展,船舶的安全、節(jié)能、環(huán)保等性能日益受到重視,螺旋槳作為目前船舶最常用的推進(jìn)裝置,其性能設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵;而隨著船舶向大型化、高速化發(fā)展,對螺旋槳綜合性能的要求也在日益提高�，F(xiàn)代船用螺旋槳設(shè)計(jì)必須在追求推進(jìn)效率的同時(shí),盡可能避免槳葉在復(fù)雜的船尾流場中產(chǎn)生空泡,從而減小螺旋槳誘導(dǎo)的船體振動(dòng)及噪聲,避免槳葉剝蝕,延長使用壽命,提高船舶安全性與舒適性。傳統(tǒng)的螺旋槳理論和設(shè)計(jì)方法主要考慮推進(jìn)效率,較難兼顧空泡振動(dòng)等要求。 對于復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)問題,優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠在諸多相互制約的限制條件中找到符合要求的最優(yōu)方案,因此,該技術(shù)在螺旋槳設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益受到人們的重視。本文首先以某集裝箱船五葉槳為對象,基于螺旋槳水動(dòng)力性能的升力面理論預(yù)報(bào)程序,應(yīng)用iSIGHT軟件進(jìn)行指定負(fù)荷分布形式下槳葉螺距與拱度的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行粘流CFD計(jì)算驗(yàn)證。CFD計(jì)算表明:通過指定適當(dāng)?shù)南蚁蜇?fù)荷分布形式,可以在保證推力與效率的同時(shí)使槳葉表面壓力分布更加均勻,從而推遲槳葉空化,提高螺旋槳空泡性能。 螺旋槳的螺距、拱度、側(cè)斜、縱傾等幾何參數(shù)與槳葉負(fù)荷分布及水動(dòng)力性能密切相關(guān),但無法定量描述,而這些關(guān)系對優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過模型試驗(yàn)進(jìn)行螺旋槳參數(shù)與性能之間的關(guān)系研究成本非常高。隨著CFD技術(shù)的發(fā)展,通過求解RANS方程模擬螺旋槳性能、壓力分布及周圍流場的技術(shù)日趨成熟。為此本文以某七葉槳為對象,通過改變原槳幾何參數(shù)進(jìn)行CFD計(jì)算,較為系統(tǒng)地研究了部分參數(shù)對槳葉水動(dòng)力性能、壓力分布及周圍流場的影響,并最終提出兩個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,在上海交通大學(xué)拖曳水池及空泡水筒中實(shí)施了敞水性能及空泡初生的模型試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文CFD預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,并且表明:新槳在推力、效率、空泡性能方面均優(yōu)于原槳,適當(dāng)?shù)娜~梢縱傾分布有助于進(jìn)一步改進(jìn)空泡性能,但對效率略有不利。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槳 優(yōu)化設(shè)計(jì) 渦格法 CFD
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U664.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 概述9-10
• 1.2 螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)研究的現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 螺旋槳設(shè)計(jì)方法簡述10-11
• 1.2.2 螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)研究11-12
• 1.2.3 螺旋槳參數(shù)研究12-13
• 1.3 本論文的主要工作13-15
• 第二章 數(shù)值計(jì)算方法15-28
• 2.1 優(yōu)化軟件與算法15-20
• 2.1.1 iSIGHT 軟件簡介15-17
• 2.1.2 廣義既約梯度法17-19
• 2.1.3 非線性序列二次規(guī)劃法19-20
• 2.2 螺旋槳升力面理論預(yù)報(bào)方法20-23
• 2.2.1 坐標(biāo)系定義20
• 2.2.2 槳葉幾何形狀的表達(dá)20-21
• 2.2.3 槳葉離散格式21
• 2.2.4 尾渦模型21-22
• 2.2.5 離散方程22
• 2.2.6 水動(dòng)力計(jì)算22-23
• 2.3 螺旋槳性能的CFD 預(yù)報(bào)方法23-27
• 2.3.1 控制方程24-25
• 2.3.2 湍流模型25
• 2.3.3 數(shù)值算法25-26
• 2.3.4 敞水螺旋槳CFD 計(jì)算方法26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 螺距與拱度的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究28-42
• 3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法29-33
• 3.1.1 優(yōu)化問題29-31
• 3.1.2 優(yōu)化流程31-33
• 3.2 優(yōu)化算例33-37
• 3.2.1 優(yōu)化對象及其性能分析33-35
• 3.2.2 優(yōu)化結(jié)果35-37
• 3.3 優(yōu)化結(jié)果的CFD 驗(yàn)證37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 槳葉參數(shù)與性能關(guān)系的數(shù)值研究42-59
• 4.1 槳葉參數(shù)與性能關(guān)系的定性討論42-45
• 4.2 基于CFD 的參數(shù)研究方法45-46
• 4.3 參數(shù)研究的過程46-57
• 4.3.1 原型槳CFD 計(jì)算分析及參數(shù)調(diào)整方案46-47
• 4.3.2 翼型修改47-49
• 4.3.3 側(cè)斜、縱傾及弦長的調(diào)整49-51
• 4.3.4 螺距、拱度及弦長的調(diào)整51-54
• 4.3.5 槳葉厚度修正54-55
• 4.3.6 葉梢縱傾的調(diào)整55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 槳葉參數(shù)與性能關(guān)系的試驗(yàn)研究59-72
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>59-60
• 5.2 敞水試驗(yàn)60-65
• 5.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>60
• 5.2.2 試驗(yàn)原理60-61
• 5.2.3 試驗(yàn)設(shè)備61
• 5.2.4 試驗(yàn)方法61-62
• 5.2.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析62-65
• 5.3 空泡初生試驗(yàn)65-71
• 5.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>65
• 5.3.2 試驗(yàn)原理65-66
• 5.3.3 試驗(yàn)設(shè)備66
• 5.3.4 試驗(yàn)方法66-67
• 5.3.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析67-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 上海交通大學(xué)學(xué)位論文答辯決議書79

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王超;何苗;周劍;常欣;黃勝;;側(cè)斜與縱傾對螺旋槳水動(dòng)力性能的影響分析[A];第二十三屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第十屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 馬艷;導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 張振江;船舶CFD網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù)的開發(fā)及其應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2011年

3 伍紹博;船舶在波浪中操縱及其控制系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

4 王同蘇;深海無人潛器高效推進(jìn)器的設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：船用螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：326802