船用吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究.pdf

1、目前，國(guó)際造船界密切地關(guān)注著船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）標(biāo)準(zhǔn)的變化。船用推進(jìn)器的設(shè)計(jì)需要更全面、更深入地考慮推進(jìn)效率、空泡性能、船尾的脈沖壓力、振動(dòng)噪音、強(qiáng)度。設(shè)計(jì)出滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的新型船用推進(jìn)器是迫在眉睫。國(guó)內(nèi)船用推進(jìn)器水動(dòng)力性能研究方法的不斷成熟，同時(shí)對(duì)特殊工況下推進(jìn)器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究也正在進(jìn)行。在船用推進(jìn)器中，由于調(diào)距槳和吊艙推進(jìn)器各自的特點(diǎn)，兩者都具有巨大的潛在市場(chǎng)。本文基于單向流固耦合理論的數(shù)值方法對(duì)調(diào)距槳槳葉和吊艙推進(jìn)器吊艙進(jìn)行

2、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　選擇散貨船的MAU4-54槳為研究對(duì)象，計(jì)算得到不同進(jìn)速系數(shù)下的水動(dòng)力性能，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，兩者比較吻合，同時(shí)對(duì)槳葉的壓力場(chǎng)進(jìn)行具體分析。再提取設(shè)計(jì)工況下的槳葉壓力系數(shù)數(shù)據(jù)，利用 TECPLOT軟件將壓力系數(shù)插值到實(shí)槳有限元節(jié)點(diǎn)上，再通過相似定律計(jì)算得到實(shí)槳槳葉水動(dòng)力載荷。最后利用 ANSYS結(jié)構(gòu)靜力分析軟件對(duì)實(shí)槳水動(dòng)力載荷、離心力載荷進(jìn)行加載、求解和強(qiáng)度校核，并具體分析槳葉應(yīng)力、應(yīng)變

3、，同時(shí)與CCS規(guī)范校核進(jìn)行比較，兩者結(jié)果一致。此方法驗(yàn)證基于單向流固耦合理論的槳葉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核數(shù)值計(jì)算方法是合理的。與規(guī)范校核方法相比，此方法提供了更全面的應(yīng)力分布信息。
　　用 JDC3-65圖譜進(jìn)行船-機(jī)-槳匹配設(shè)計(jì)，分別得出調(diào)距槳在設(shè)計(jì)工況、設(shè)計(jì)螺距下的系柱工況、最大推力工況三種情況下的幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速和水動(dòng)力性能。再利用CFD數(shù)值方法分別對(duì)三種工況下的壓力分布進(jìn)行計(jì)算和分析。再利用有限元法對(duì)三種工況下的槳葉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和分析

4、，同時(shí)與CCS規(guī)范校核進(jìn)行比較，兩者結(jié)果一致。結(jié)果表明：在設(shè)計(jì)工況下滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而在設(shè)計(jì)螺距下的系柱工況和最大推力工況下不滿足強(qiáng)度要求。
　　利用基于單向流固耦合理論的數(shù)值計(jì)算方法校核吊艙。首先對(duì)不同進(jìn)速系數(shù)和不同來流方向下的拖式吊艙推進(jìn)器進(jìn)行水動(dòng)力性能數(shù)值計(jì)算，同時(shí)分析吊艙包表面的壓力分布。再用有限元法對(duì)這兩種工況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，分析吊艙表面的應(yīng)力、應(yīng)變分布。結(jié)果表明：最大應(yīng)力發(fā)生在支架上端和前、后端；在吊艙小角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吊