导管螺旋桨定常水动力性能预报

论文摘要

近年来，提高船舶推进效率，减少船舶振动已成为船舶设计工作者面临的重大任务。导管螺旋桨，作为特种推进器的一种，最近一直受到国内外推进工作者的青睐。与普通螺旋桨相比较，在重负荷工况下导管螺旋桨的效率高，推力大，减少螺旋桨振动等一系列优点。所以，研究如何能更准确地预报导管螺旋桨水动力性能非常重要。本文应用基于扰动速度势的面元法和升力面理论的耦合方法，计算导管螺旋桨在均匀流场中的定常水动力性能。螺旋桨采用升力面理论计算，导管采用面元法进行计算。螺旋桨采用离散涡环法，将桨叶表面和桨毂表面离散为一系列双曲四边形，在四边形网格中布置集中涡环和线源分布，根据物面条件建立方程得到涡和源汇分布的强度。导管表面和导管尾涡采用四边形面元离散。以面元的几何形心为控制点，在每个物面面元上布置等强度的源汇分布和偶极子分布，每个尾涡面面元上布置等强度的偶极子分布。将计算得到的螺旋桨的诱导速度作为导管的来流，解出导管表面的环量，将导管的诱导速度并入螺旋桨来流，再次计算螺旋桨的涡环和源汇分布，如此迭代，直到收敛为止。通过伯努利方程求出导管表面上的压力分布，进而可以得到导管的推力，螺旋桨的推力和扭距可由茹可夫斯基升力定理求得。本文采用上述方法计算Ka桨+NO.19A导管在均匀流场中的水动力性能，与试验结果进行了比较，其结果是满意的，为以后的导管螺旋桨非定常性能计算打下基础，对导管桨设计也有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 导管螺旋桨理论及其发展
• 1.1 导管螺旋桨概述
• 1.2 螺旋桨的升力面理论
• 1.3 螺旋桨面元法
• 1.4 导管螺旋桨的研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 螺旋桨基本假定及处理
• 2.1 基本假定
• 2.2 边界条件
• 2.3 螺旋桨几何及其求解方法
• 2.3.1 螺旋桨坐标系
• 2.3.2 螺旋桨几何
• 2.3.3 螺旋桨求解方法
• 2.4 螺旋桨的网格离散
• 2.4.1 螺旋桨离散方法
• 2.4.2 螺旋桨离散图
• 第3章 导管的求解方法及离散处理
• 3.1 导管的几何描述
• 3.2 导管的基本求解方法
• 3.3 导管几何的离散
• 3.3.1 导管网格离散方法
• 3.3.2 导管网格离散图
• 第4章 导管螺旋桨定常水动力性能数值计算结果及分析
• 4.1 敞水性能曲线随网格变化的比较
• 4.1.1 导管桨离散网格图
• 4.1.2 导管桨网格数变化与试验值比较
• 4.1.3 选取最佳网格时敞水性能曲线
• 4.2 导管与螺旋桨之间间隙对导管桨性能的影响
• 4.3 7303桨与NO.19桨的算例
• 4.4 计算结果分析
• 第5章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 附录1 双曲四边形面元诱导速度势计算
• A.1 四边形双曲面元
• A.2 单位强度面偶极子的诱导速度势
• A.3 单位强度源汇分布的诱导速度势
• 附录2 N0.19导管型值