發(fā)布時間：2020-12-03 19:55

　　船舶螺旋槳的水動力性能主要包括螺旋槳的推力、扭矩以及敞水效率。在進行船舶螺旋槳的設(shè)計制造時,除了需要考慮水動力性能外還需考慮螺旋槳產(chǎn)生的空泡、強度以及激振力。對于軍用船舶,需額外考慮螺旋槳所產(chǎn)生的噪聲。另外,仿生工程已滲入到各個學(xué)科領(lǐng)域,且產(chǎn)生了系列顯著的科學(xué)技術(shù)成果。因此,本文以減少船舶螺旋槳產(chǎn)生的梢渦空泡和提高螺旋槳的敞水效率為目的,采用仿生方法對螺旋槳進行設(shè)計和性能分析研究。受仿生學(xué)的啟發(fā),通過商業(yè)軟件STAR-CCM+中的RANS湍流模型對5種具有葉梢小翼的仿生船舶螺旋槳進行數(shù)值分析研究,其中以MAU 5-80螺旋槳作為基準(zhǔn)的螺旋槳模型。具有葉梢小翼的仿生船舶螺旋槳的幾何結(jié)構(gòu)特點主要在于其葉梢相對于MAU型螺旋槳葉梢向壓力面傾斜,并保持仿生小翼螺旋槳的直徑和MAU型螺旋槳的直徑相同。首先對MAU型螺旋槳敞水特性進行數(shù)值模擬計算和實驗對比分析,然后通過壓力系數(shù)、梢渦空泡、軸向速度場和螺旋度等對仿生小翼螺旋槳和MAU型螺旋槳進行對比分析研究。數(shù)值計算結(jié)果表明,與MAU型螺旋槳相比,新設(shè)計的具有葉梢小翼的仿生船舶螺旋槳對螺旋槳的效率影響不大,而推力系數(shù)隨小翼傾角的增大逐漸減小。在螺旋... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１新型螺旋槳??Ｆｉｇ．?１．１?Ｎｅｗ－ｔｙｐｅ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ??仿生工程己滲入到各個學(xué)科領(lǐng)域，且呈現(xiàn)出極高的科學(xué)技術(shù)成果水平

?仿生船舶螺旋獎特性的數(shù)值模擬研究???Ｓ?＾??圖１．２貓頭鷹??Ｆｉｇ．?１．２?Ｏｗｌ??１．２國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及進展??１．２．１螺旋槳梢渦空泡的研究現(xiàn)狀??船舶螺旋槳空泡日益成為研究人員普遍關(guān)心的問題，主要是因為螺旋槳空泡會造成??螺旋槳的輻射噪聲増加、效率降低及汽蝕等問題。其中螺旋槳梢渦的產(chǎn)生主要是由于在??螺旋槳的壓力面和吸力面存在壓差，水流會從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，當(dāng)渦核的壓力低于汽??化壓力時，就會產(chǎn)生梢渦空泡現(xiàn)象。??國內(nèi)外很多研宄人員用不同的方法進行研究了船舶螺旋槳的梢渦及梢渦空泡現(xiàn)象。??其中，辛公正采用ＬＤＶ設(shè)備測量了螺旋槳在空泡水筒中產(chǎn)生梢渦時的流場結(jié)構(gòu)和梢??渦的運動軌跡，并對梢渦空泡進行試驗觀測，給出了梢渦速度場的分布情況，然后通過??改變?nèi)~梢?guī)缀危ㄈ缭黾尤~梢的厚度、局部向壓力面縱傾及葉梢外半徑區(qū)域的直導(dǎo)邊）使??得梢渦尾流的橫向流動減弱，從而使得梢渦強度有所降低，達到抑制或推遲梢渦空泡初??生的目的。傅慧萍和李杰［４１，４２］通過對ＰＰＴＣ螺旋槳進行空化流場的數(shù)值模擬研宄表明螺??旋形網(wǎng)格對于捕捉梢渦空泡是一種非常有效的手段，空化模型Ｚｗａｒｔ－Ｇｅｒｂｅｒ－Ｂｅｌａｍｒｉ中??的含氣率等參數(shù)對計算結(jié)果中的空泡形式以及壓力脈動具有直接的影響。胡健等人［４３］??采用ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋軟件對螺旋槳梢渦脫落的現(xiàn)象進行研究表明，基于重疊網(wǎng)格和ＬＥＳ??湍流模擬能較好地模擬螺旋槳梢渦結(jié)構(gòu)，在低進速系數(shù)工況下，梢渦呈現(xiàn)出紊亂的形態(tài)，??在較高的進速系數(shù)的工況下則為螺旋渦管的結(jié)構(gòu)。楊瓊方等人［４４，４５］研究螺旋槳空化斗和??關(guān)于判定空化初生以及低頻噪聲的預(yù)報，使用了?ＳＳＴ揣流模型及改

?仿生船舶螺旋槳特性的數(shù)值模擬研究???１．３本文主要研究思路??本文主要是受鳥類翼型翅膀的啟發(fā)，仿生設(shè)計研究了兩種仿生船舶螺旋槳，一種基??于鳥類翅膀的翼梢一般都有翹起的結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計了具有葉梢小翼的仿生船舶螺旋槳，另??一種是基于鳥類翅膀的翼型截面仿生設(shè)計了四種葉剖面的船舶螺旋槳，然后對其性能進??行分析研究。本文的主要研究思路如下圖１．４所示：??仿生船舶螺旋槳特性的數(shù)值模擬研究??的主要研宄思路??，??????—??．??仿生船舶螺旋槳特性研究－??Ｉ?，?１?１?￣￣ｉ￣￣￣１?ｉ?！??仿生小翼螺旋槳｜?｜仿生葉剖面螺旋槳??－?１?－——?＼?ｉ?＇???±??Ｉ?｜建立三纟Ｉ仿生葉??ＳＳＴ々－ｄ莫型研究?ＬＥＳ模型研究仿?剖面螺旋獎?：??仿生螺旋槳?｜生小旋槳?￣￣：￣￣ｙ???；?丨〒?｜網(wǎng)格正和?１??｜建立纟１旋槳?網(wǎng)格矗證和?｜模型驗證?丨．■翻－驗１？正１??：?幾何模型?模型驗證?Ｉ???梢渦ｉ流與?＊Ｉ?１??Ｉ?．．，?空化性能?仿生葉‘面螓旋ｒ＾ｎ?：??不同后傾角仿生小翼的??１?槳的敞水特性?梢渦槳葉強度計析：??敞水特性和空化性能??—?；??圖１．４主要研究思路??Ｆｉｇ．?１．４?Ｍａｉｎ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ??（??１．４研究目的和研究意義??本文主要是從仿生的角度分別以減少船舶螺旋槳產(chǎn)生的梢渦空泡和提高螺旋槳的??敞水效率為目的對螺旋槳進行設(shè)計分析研宄。在對仿生船舶螺旋槳進行數(shù)值模擬分析之??前，首先采用結(jié)構(gòu)比較簡單的船舶舵對數(shù)值求解模型和方

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]JfS翼型襟翼舵水動力性能及設(shè)計研究[D]. 常婷婷.上海交通大學(xué) 2017
[2]新型仿生螺旋槳水動力性能及噪聲性能研究[D]. 姜慧.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]扭曲舵節(jié)能效果數(shù)值研究[D]. 付翯翯.上海交通大學(xué) 2016
[4]仿生螺旋槳水動力性能研究[D]. 谷雙泰.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[5]基于遺傳算法的螺旋槳優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 莫濤.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[6]兩種不同優(yōu)化算法在螺旋槳設(shè)計中的應(yīng)用和比較[D]. 劉洋浩.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[7]襟翼舵設(shè)計計算及水動力性能仿真研究[D]. 謝俊超.武漢理工大學(xué) 2011
[8]基于遺傳算法的螺旋槳性能優(yōu)化研究[D]. 黃樹權(quán).大連理工大學(xué) 2009



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