全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳水動(dòng)力特性及精細(xì)流場(chǎng)分析.pdf

1、我國(guó)擁有豐富的海洋漁業(yè)資源、天燃?xì)赓Y源、石油資源以及廣袤的島礁資源，對(duì)海洋的利用逐步由海洋運(yùn)輸轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ筚Y源的開發(fā)，這就對(duì)船舶、海洋平臺(tái)以及半潛平臺(tái)自身的航行、操作、動(dòng)力定位等性能提出了更高的要求。全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器其推進(jìn)和操縱性能的優(yōu)劣，對(duì)船舶進(jìn)行原地回轉(zhuǎn)、橫向移動(dòng)、急停、倒車、拖航等運(yùn)動(dòng)時(shí)影響最為劇烈。對(duì)全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳水動(dòng)力特性及精細(xì)流場(chǎng)的分析，對(duì)改善船舶的推進(jìn)性及操縱性具有重要意義，也為工程實(shí)際中全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供一定的

2、參考意義。
　　本文基于Fine-Marine軟件對(duì)全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳進(jìn)行實(shí)尺度的數(shù)值模擬，分別考慮導(dǎo)管螺旋槳在敞水和船尾工作時(shí)，在不同螺距比、不同回轉(zhuǎn)角度情況下的水動(dòng)力特性以及流場(chǎng)情況，主要的研究工作和分析結(jié)果如下：
　　（1）對(duì)研究成熟、資料全面的No.19A+Ka系列導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能進(jìn)行模擬驗(yàn)證。在相同進(jìn)速系數(shù)下，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，平均誤差為2.342％，最大誤差為4.3%，不超過5%，在誤差允許范圍內(nèi)，因此

3、本文研究所選用的計(jì)算模型與方法具有可行性。
　?。?）建立全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳計(jì)算模型，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)螺距比P/D=1.0的全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳分別在葉梢間隙C為6mm、10mm、14mm、18mm時(shí)的水動(dòng)力性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合考慮總推進(jìn)效率，總推力系數(shù)，導(dǎo)管推力系數(shù)以及加工制造的難易程度四個(gè)主要因素，選出最佳的葉梢間隙值C=14mm。
　?。?）本文對(duì)敞水條件下的全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳水動(dòng)力性能進(jìn)行預(yù)報(bào)，在進(jìn)速范圍內(nèi)，不同螺距比的調(diào)

4、距導(dǎo)管槳其水動(dòng)力特征參數(shù)分布規(guī)律相似，且隨著螺旋槳螺距比的增大，其特征參數(shù)的最大峰值以較大幅度提升。同時(shí)，對(duì)比分析了不同螺距螺旋槳的盤面壓力分布和速度分布，隨著進(jìn)速系數(shù)的增大，葉面的正壓逐漸減小，葉背的負(fù)壓也逐漸減?。蝗~面處的速度線主要集中在葉梢區(qū)域，沿葉梢區(qū)域逐步向內(nèi)擴(kuò)散，葉背處的速度線集中在葉背邊緣區(qū)域，從葉背逐步向外擴(kuò)散，在同一螺距比條件下，進(jìn)速系數(shù)越大，葉背處的速度線分布越均勻。
　?。?）驗(yàn)證分析船后調(diào)距導(dǎo)管槳在船后無偏

5、轉(zhuǎn)時(shí)的水動(dòng)力性能，螺距比P/D=0.6～P/D=1.4不同螺距情況下的船舶阻力都呈規(guī)律的波動(dòng)，波動(dòng)幅度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸趨緩，在t=4s時(shí)船舶阻力值基本穩(wěn)定。螺距比P/D=1.4時(shí)，其導(dǎo)管螺旋槳推力值達(dá)到最大，其螺旋槳推力系數(shù)、導(dǎo)管推力系數(shù)和螺旋槳轉(zhuǎn)矩系數(shù)均大于敞水狀態(tài)下模擬的計(jì)算值，在船體伴流的影響下，船后導(dǎo)管槳的推力增長(zhǎng)值要遠(yuǎn)大于船體阻力值。同時(shí)，精細(xì)分析各個(gè)盤面敞水和船后條件下的流場(chǎng)情況，敞水與船后各個(gè)剖面的速度分布情況相似，但船

6、后各個(gè)剖面的盤面速度都要大于敞水條件下的盤面速度，在槳葉附近和葉梢位置表現(xiàn)的最為明顯。
　?。?）針對(duì)船后全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳偏轉(zhuǎn)條件下水動(dòng)力性能的研究，選取螺距比為P/D=1.0船后全回轉(zhuǎn)調(diào)距導(dǎo)管槳，對(duì)偏轉(zhuǎn)30°、60°、90°大偏轉(zhuǎn)角度下的水動(dòng)力性能進(jìn)行計(jì)算分析，在船后導(dǎo)管槳偏轉(zhuǎn)30°時(shí)，其水動(dòng)力數(shù)值變化規(guī)律與敞水和船后未偏轉(zhuǎn)時(shí)變化趨勢(shì)相似；在船后導(dǎo)管槳偏轉(zhuǎn)60°和90°時(shí)，在中高進(jìn)速區(qū)，螺旋槳推力系數(shù)、螺旋槳轉(zhuǎn)矩系數(shù)、導(dǎo)管推力系