四槳兩舵大型船舶螺旋槳的面元法設計研究.pdf

1、螺旋槳的理論設計方法的成熟為精確設計出滿足設計要求的螺旋槳提供了可能,但是從升力線到流行的升力面設計理論設計螺旋槳都無法回避這樣一個問題。即理論研究對于物體實際表面的假設與提高設計精確度之間的矛盾。想要用升力線或升力面對螺旋槳表面形狀進行設計必須對物面條件進行簡化,同時對于設計精確性的要求又需要設計的槳與實際形狀更加接近。采用面元法設計螺旋槳可以更精確地設計螺旋槳的幾何形形狀,從而更好的滿足高性能船舶對于螺旋槳具體性能的要求。
　

2、　 本文采用升力線理論求解滿足設計要求的初始螺旋槳理論設計參數(shù),與傳統(tǒng)的升力線理論相比,增加了槳轂、黏性的影響。與采用復雜的數(shù)值計算的Cony方法比較表明兩者幾乎具有相等的精度,并且在高進速下環(huán)量更加均勻。
　　 將面元法應用到三維翼型剖面設計的數(shù)值方法進行了詳細的研究并舉例計算,并對具體過程作了數(shù)值上的改進和創(chuàng)新。并提出了一種根據(jù)良好的壓力分布形式母翼型精確設計滿足給定升力系數(shù)和最大厚度限制的面元法設計方法。
　　

3、引入智能優(yōu)化領域中的粒子群算法(PSO)結(jié)合面元法對設計的翼型剖面進行了優(yōu)化。并對優(yōu)化的結(jié)果作了CFD驗證,結(jié)果表明采用面元法設計的翼型具有相當高的準確性,同時采用PSO方法對于翼型的優(yōu)化也是合理和有效的。
　　 提出了一種能夠使最終的設計槳環(huán)量滿足設計環(huán)量分布的方法。成功的完成了既定的設計目標并在理論計算中得到了效率更高、空泡性能更優(yōu)的設計螺旋槳。并針對四槳兩舵螺旋槳推進系統(tǒng)的特殊性,把前槳的影響計入到后槳的伴流當中重新設計了

4、后槳。理論計算表明設計的槳比原型槳具有更好的水動力性能。
　　 本文用經(jīng)典的升力線理論作為螺旋槳初步設計獲取基本的設計參數(shù),將面元法精確設計三維翼型剖面應用到螺旋槳翼型剖面的設計中,使得翼型剖面具有更均勻的壓力分布,對結(jié)構(gòu)強度的提高和空泡性能的改善起到積極的作用,設計翼型剖面的同時還引入了粒子群優(yōu)化算法(PSO)來優(yōu)化三維翼型翼型剖面,使得設計的螺旋槳剖面不僅具有良好的壓力分布還具有更高的升阻比。從每個剖面的性能優(yōu)化的角度出發(fā),