大側(cè)斜螺旋漿的設(shè)計方法研究.pdf

1、在船尾非均勻流場中尤其是尾流極不均勻的流場中工作的螺旋槳,常常由于船后流場的非均勻性,槳葉上產(chǎn)生周期性變化力。大側(cè)斜螺旋槳作為一種有別于常規(guī)螺旋槳的船舶推進器,它往往可以通過與伴流場的“失配”來減小這一現(xiàn)象所產(chǎn)生的危害。本文基于大側(cè)斜螺旋槳的這一特點,開展了大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計方法的研究。
　　 首先本文在經(jīng)典的升力線理論基礎(chǔ)上,采用理論方法研究了計入縱傾與側(cè)斜的影響,推導了渦系在計入縱傾與側(cè)斜的升力線上的誘導速度積分公式。為了避免

2、無窮積分,采用了離散渦分布的數(shù)值計算方法求解誘導速度。實例計算結(jié)果表明本方法是可靠與有效的,在螺旋槳最佳環(huán)量分布的求解方面也是可靠的。針對螺旋槳最佳環(huán)量分布的求解分別建立了兩種數(shù)值計算方法,計算結(jié)果表明縱傾與側(cè)斜對螺旋槳的最佳環(huán)量分布有一定的影響,但影響不是很大。另外,縱傾與側(cè)斜對螺旋槳的誘導速度影響較大,尤其是側(cè)斜分布對軸向誘導速度的影響趨勢與其對切向誘導速度的影響趨勢是相反的。
　　 本文重點介紹了螺旋槳的升力面設(shè)計方法。采

3、用離散渦格法進行數(shù)值計算,在確定拱弧面的方法中采用了Kerwin提出的修改拱弧面的方法,介紹了考慮導邊吸力及粘性影響的螺旋槳水動力的計算。
　　 然后針對非均勻流場的特點,將大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計主要分成伴流場的諧調(diào)分析、升力線初始設(shè)計、升力面設(shè)計、面元法預報定常水動力性能以及側(cè)斜分布的優(yōu)化設(shè)計。考慮到大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計與常規(guī)螺旋槳設(shè)計的不同,提出了大側(cè)斜螺旋的強度估算方法,并且分析了縱傾與側(cè)斜對螺旋槳應(yīng)力分布的影響,為大側(cè)斜螺旋槳縱傾

4、分布的選擇與側(cè)斜分布提供了一些依據(jù)。
　　 提出了大側(cè)斜螺旋槳側(cè)斜分布的優(yōu)化方法。引入智能化領(lǐng)域中的粒子群優(yōu)化(PSO)算法結(jié)合非定常面元法預報螺旋槳水動力性能方法及傅里葉分析方法,對螺旋槳的側(cè)斜分布進行優(yōu)化,優(yōu)化后的螺旋槳主槳葉的非定常推力主要脈動幅值得到減小。表明該方法能通過改變螺旋槳側(cè)斜分布有效地改善非均勻流場中螺旋槳的性能。
　　 最后針對常規(guī)螺旋槳設(shè)計以及敞水情況下大側(cè)斜螺旋槳的設(shè)計建立了相應(yīng)的算例,對已有的螺