螺旋槳非正常工作狀態(tài)時(shí)的水動力性能研究.pdf

1、當(dāng)多螺旋槳船舶運(yùn)行時(shí)，可能發(fā)生這樣的情況，即只有一部分螺旋槳在工作著，而非正常工作的螺旋槳包括幾種種情況：折斷槳葉后繼續(xù)由主機(jī)帶動其轉(zhuǎn)動、折斷槳葉后同時(shí)被鎖定、螺旋槳被鎖定不轉(zhuǎn)動和螺旋槳自由轉(zhuǎn)動。運(yùn)用合理的方法預(yù)報(bào)這幾種情況螺旋槳的水動力性能，可以為多螺旋槳工作時(shí)，部分螺旋槳不正常工作對船舶推進(jìn)的影響研究奠定基礎(chǔ)。 本文運(yùn)用經(jīng)典面元方法和計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對給定參數(shù)的螺旋槳模型進(jìn)行了水動力性能預(yù)報(bào)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對

2、比，相比之下，經(jīng)典面元法更準(zhǔn)確，誤差較小，F(xiàn)LUENT的數(shù)值模擬結(jié)果雖然誤差稍大，但是在工程允許的誤差范圍之內(nèi)，并且能更加直觀、更加形象地模擬螺旋槳的葉表面壓力分布、速度分布以及尾流場分布等。 本文建立折斷一個(gè)槳葉的模型，應(yīng)用FLUENT進(jìn)行求解，計(jì)算了折斷一個(gè)槳葉的螺旋槳的推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨進(jìn)速系數(shù)變化的規(guī)律，并計(jì)算出此時(shí)的效率，再與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，對槳葉的葉背和葉面的表面壓力分布進(jìn)行了分析，研究了尾流場的流線分布。研究了

3、折斷一個(gè)槳葉的螺旋槳被鎖定時(shí)的情況的阻力，并與不少槳葉的螺旋槳的卡耳瑪柯夫計(jì)算結(jié)果和FLUENT計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。 本文分別運(yùn)用FLUENT和卡耳瑪柯夫兩種計(jì)算方法，計(jì)算被鎖定的螺旋槳的阻力，并分析其隨進(jìn)速系數(shù)的變化規(guī)律，比較兩種方法的計(jì)算結(jié)果，研究了尾流場的流線分布。 本文研究了自由轉(zhuǎn)動的螺旋槳的轉(zhuǎn)動規(guī)律，運(yùn)用剛體轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性的條件，將其分為兩種狀態(tài)，并在進(jìn)速一定的情況下，分別對B4-55和B5-105兩個(gè)槳的自由轉(zhuǎn)動

4、狀態(tài)進(jìn)行了分析，采用迭代的辦法求出達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的的臨界轉(zhuǎn)速N，使得螺旋槳的轉(zhuǎn)矩為零，給出了不同進(jìn)速下的自由轉(zhuǎn)動的B4-55和B5-105兩個(gè)槳在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速N，研究了在給定進(jìn)速的情況下，推力、轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速N的變化規(guī)律。給出了在不同進(jìn)速下，B4-55槳在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的合力，并與卡耳瑪柯夫的計(jì)算方法進(jìn)行比較，可以看出，采用卡耳瑪柯夫的計(jì)算方法計(jì)算出來的合力值要普遍大于采用FLUENT軟件的計(jì)算數(shù)值，但是偏差不是很大，都在工程上

5、允許的誤差范圍之內(nèi)，計(jì)算結(jié)果和合力的變化趨勢也和實(shí)際相符，說明這種方法還是比較合理的。之后運(yùn)用相同的辦法對自由轉(zhuǎn)動的B5-105槳進(jìn)行了計(jì)算，也取得了不錯(cuò)的效果，并分析了不同進(jìn)速下的B5-105槳達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的葉背和葉面的表面壓力分布。本文在計(jì)算螺旋槳自由轉(zhuǎn)動的情況時(shí)，用到的是采用FLUENT軟件逐步迭代的辦法，直到最后確定達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速，由于這個(gè)方法的計(jì)算屬于初步嘗試，并且只有卡耳瑪柯夫計(jì)算結(jié)果與之進(jìn)行比較，并沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)