發(fā)布時(shí)間：2017-08-13 03:00

  本文關(guān)鍵詞：全回轉(zhuǎn)螺旋槳的水動(dòng)力性能數(shù)值分析

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【摘要】：我國海域遼闊物產(chǎn)豐富,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,對海洋的探索進(jìn)程加快。船舶作為進(jìn)軍海洋的重要載體,面對惡劣海洋環(huán)境,其推進(jìn)與操縱性能受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。全回轉(zhuǎn)螺旋槳集船舶推進(jìn)和操縱舵裝置為一體,可繞其縱軸做360°旋轉(zhuǎn),提供任意方向上的最大推力。因其操縱性能優(yōu)越、工作方便快捷、推進(jìn)效率較高等優(yōu)點(diǎn),在工程類船舶上的應(yīng)用越來越廣泛�，F(xiàn)階段對全回轉(zhuǎn)螺旋槳水動(dòng)力性能進(jìn)行研究,具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。本文采用Fluent軟件對全回轉(zhuǎn)螺旋槳的水動(dòng)力性能進(jìn)行計(jì)算,主要的研究工作及分析如下:(1)對研究成熟、資料全面的No.19A+KA系列導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能進(jìn)行模擬驗(yàn)證。在相同進(jìn)速系數(shù)下,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比,平均誤差在5%左右,最大誤差小于10%,在允許范圍內(nèi),因此本文研究所選用的計(jì)算模型與方法具有可行性。(2)以No.19A+KA導(dǎo)管螺旋槳為母型,采用一致的數(shù)值模擬計(jì)算方法,對加鰭導(dǎo)管螺旋槳的轂帽鰭節(jié)能性能進(jìn)行了預(yù)報(bào)。在常用進(jìn)速系數(shù)范圍內(nèi),轂帽鰭可使導(dǎo)管螺旋槳獲得0.65%~1.36%不同程度的推進(jìn)效率增益。同時(shí),分析了加鰭導(dǎo)管螺旋槳鰭片表面受力分布與加鰭導(dǎo)管螺旋槳槳轂處的速度矢量分布情況。(3)本文對全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳水動(dòng)力性能的研究,由于試驗(yàn)資料缺省,根據(jù)其結(jié)構(gòu)型式將其視為支架對后方導(dǎo)管螺旋槳的影響。利用Fluent軟件分別計(jì)算了全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳在無偏轉(zhuǎn)角、小偏轉(zhuǎn)角為5°和10°、大偏轉(zhuǎn)角為30°和45°不同狀態(tài)下的水動(dòng)力性能。全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳表面壓力的分布與導(dǎo)管螺旋槳規(guī)律相似。全回轉(zhuǎn)螺旋槳隨著角度的變化,其推力、轉(zhuǎn)矩和推進(jìn)效率等水動(dòng)力特征參數(shù)也跟著變化。(4)利用SolidWorks軟件建立一方型船尾模型,裝配全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳,以便較好的模擬分析船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳所處流場情況。通過Fluent模擬計(jì)算,結(jié)果表明:受到船體伴流的影響,船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的總推力、轉(zhuǎn)矩及導(dǎo)管推力均比敞水下的計(jì)算值高,增幅率也隨著進(jìn)速系數(shù)的變大而變大。全回轉(zhuǎn)螺旋槳的局部受力及軸向、徑向和切向的速度分布均受到船體伴流的影響而發(fā)生改變。
【關(guān)鍵詞】：全回轉(zhuǎn)螺旋槳 水動(dòng)力性能 轂帽鰭
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.33
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-23
• 1.1 研究背景及意義15
• 1.2 全回轉(zhuǎn)螺旋槳的布置與結(jié)構(gòu)15-17
• 1.3 螺旋槳研究的主要方法17-20
• 1.3.1 升力面法17-18
• 1.3.2 面元法18-19
• 1.3.3 基于粘流理論的CFD計(jì)算方法19-20
• 1.4 全回轉(zhuǎn)螺旋槳的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 全回轉(zhuǎn)螺旋槳水動(dòng)力性能分析的數(shù)學(xué)模型23-31
• 2.1 概述23
• 2.2 數(shù)學(xué)模型23-28
• 2.2.1 基本控制方程23-24
• 2.2.2 湍流模型24-28
• 2.3 數(shù)值方法28-30
• 2.3.1 離散方法28-29
• 2.3.2 離散方程求解29
• 2.3.3 多重坐標(biāo)系模型29-30
• 2.3.4 滑移網(wǎng)格30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析與驗(yàn)證31-41
• 3.1 導(dǎo)管螺旋槳的三維建模31-34
• 3.1.1 No.19A+KA型導(dǎo)管螺旋槳的基本參數(shù)31
• 3.1.2 螺旋槳曲面型值的坐標(biāo)變換31-33
• 3.1.3 導(dǎo)管螺旋槳三維模型建立33-34
• 3.2 導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算過程34-36
• 3.2.1 導(dǎo)管螺旋槳的計(jì)算區(qū)域34-35
• 3.2.2 導(dǎo)管螺旋槳的網(wǎng)格劃分35-36
• 3.2.3 導(dǎo)管螺旋槳的邊界條件設(shè)置36
• 3.2.4 導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算方法設(shè)定36
• 3.3 導(dǎo)管螺旋槳數(shù)值計(jì)算結(jié)果的分析36-39
• 3.3.1 導(dǎo)管螺旋槳敞水性能模擬與試驗(yàn)對比驗(yàn)證36-37
• 3.3.2 導(dǎo)管螺旋槳表面壓強(qiáng)云圖分析37-39
• 3.3.3 導(dǎo)管螺旋槳尾流特性分析39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析41-49
• 4.1 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算41-44
• 4.1.1 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的三維模型41-42
• 4.1.2 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格劃分42-43
• 4.1.3 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的邊界條件設(shè)置43-44
• 4.1.4 加鰭導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算方法設(shè)定44
• 4.2 加鰭導(dǎo)管螺旋槳數(shù)值計(jì)算結(jié)果的分析44-47
• 4.2.1 加鰭導(dǎo)管螺旋槳敞水性能的計(jì)算44-45
• 4.2.2 加鰭導(dǎo)管螺旋槳槳葉表面壓力分析45-46
• 4.2.3 加鰭導(dǎo)管螺旋槳槳轂處速度矢量分布圖的分析46-47
• 4.3 本章小節(jié)47-49
• 第5章 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析49-61
• 5.1 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算49-52
• 5.1.1 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的三維模型49-50
• 5.1.2 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格劃分50-51
• 5.1.3 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的邊界條件設(shè)置51
• 5.1.4 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的數(shù)值計(jì)算方法設(shè)置51-52
• 5.2 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳無偏轉(zhuǎn)角時(shí)數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析52-55
• 5.2.1 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳無偏轉(zhuǎn)角時(shí)敞水動(dòng)力性能52
• 5.2.2 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳無偏轉(zhuǎn)角時(shí)壓強(qiáng)云圖分析52-54
• 5.2.3 無偏轉(zhuǎn)角時(shí)全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的速度矢量圖54-55
• 5.3 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳在小偏轉(zhuǎn)角時(shí)水動(dòng)力性能分析55-57
• 5.3.1 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳偏轉(zhuǎn)角為 5°時(shí)水動(dòng)力性能55-56
• 5.3.2 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳偏轉(zhuǎn)角為 10°時(shí)水動(dòng)力性能56-57
• 5.4 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳在大偏轉(zhuǎn)角時(shí)水動(dòng)力性能分析57-58
• 5.4.1 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳偏轉(zhuǎn)角為 30°時(shí)水動(dòng)力性能57
• 5.4.2 全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳偏轉(zhuǎn)角為 45°時(shí)水動(dòng)力性能57-58
• 5.5 本章小節(jié)58-61
• 第6章 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析61-71
• 6.1 船體尾部三維模型的建立61-62
• 6.2 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳計(jì)算模型的建立62-64
• 6.2.1 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的計(jì)算區(qū)域劃分62-63
• 6.2.2 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管槳的網(wǎng)格劃分63-64
• 6.2.3 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的邊界條件設(shè)定64
• 6.2.4 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的計(jì)算方法設(shè)定64
• 6.3 船后流場對全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳水動(dòng)力性能的影響64-69
• 6.3.1 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能64-65
• 6.3.2 船后全回轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳表面壓強(qiáng)云圖分析65-67
• 6.3.3 船后全回轉(zhuǎn)螺旋槳的速度分布67-69
• 6.4 本章小節(jié)69-71
• 總結(jié)和展望71-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：665011