擺線推進器水動力及噪聲性能數(shù)值計算研究.pdf

1、由于陸地資源的逐漸消耗殆盡，海洋資源開發(fā)的快速發(fā)展，潛水深度不斷增加，需要更加靈活的進行水下作業(yè)，同時在這些作業(yè)平臺工作時需要一些精確的定位，要求具備良好的操縱性能。擺線推進器作為能夠靈活控制推力大小與方向的推進器得到了重視與發(fā)展。此外，擺線推進器還可用于特種軍用船舶，因此要求其具有良好的隱身性能，所以擺線推進器的噪聲性能也值得關注。本論文采用CFD數(shù)值模擬技術及模型試驗較為系統(tǒng)地對擺線推進器的水動力性能和噪聲性能進行了研究，并將計算值

2、與實驗值進行了對比。
　　本論文首先闡述了擺線推進器的發(fā)展歷程，簡述了擺線推進器工作原理，總結了國內外對擺線推進器的水動力性能的理論、試驗研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
　　基于某母型船設計了擺線推進器，根據母型船和實驗設備設計了試驗模型，并在上海船研所水筒進行了相應的噪聲性能試驗?；?FLUENT軟件以試驗模型為基礎建立數(shù)值計算模型，數(shù)值計算模型網格采用結構化網格以增加計算效率，并分別選取標準k-ε、RNG k-ε和雷諾應力方程三

3、種不同的湍流模式對偏心角為0°時的推進特性進行計算，通過與相應實驗結果進行對比，得出雷諾應力方程的數(shù)值模型計算精度更高的結論，更適合于擺線推進器水動力特性的計算。
　　采用雷諾時均方程模型對擺線推進器水動力性能進行了計算，計算工況與實驗工況保持一致。分別以偏心角0°、30°和60°為計算工況，計算了擺線推進器的推力、扭矩、側向力和效率，以及葉片推力和扭矩的變化規(guī)律。擺線推進器偏心角為0°時，側向力相對于推力很小可以忽略，適用于船舶

4、直航的情況。推進器效率方面，擺線推進器效率最高能達到0.6以上與螺旋槳推進效率相當。
　　基于廣義的FW-H方程將流場與聲場相結合，利用 FLUENT軟件中的聲學模塊，對擺線推進器數(shù)值模型的噪聲性能進行了數(shù)值計算和分析，得出擺線推進器在不同工況下的水動力噪聲，求解出相應的聲壓脈動、聲壓級和總聲級，以及擺線推進器水動力噪聲的方向性特性，得出了槳后噪聲較小的結論，比偏心點一側小了1至2分貝。依據葉片梢渦噪聲機理分析，設計了一種葉片帶端

5、板的擺線推進器數(shù)值模型，利用此模型進行噪聲數(shù)值模擬，與不帶端板的計算結果對比，得到了葉稍加裝端板可以降低水動力噪聲，擺線推進器總體水動力噪聲的最大減幅可達1.18分貝。
　　分析了水動力噪聲產生的機理，結合螺旋槳噪聲模型試驗方法，提出適用于擺線推進器的噪聲性能模型試驗方法，并進行了模型試驗，將實驗結果換算到實船，給出了偏心率為0.4、0.5、0.6，進速為6kn工況下的擺線推進器噪聲性能，與相應工況下的螺旋槳噪聲對比，減小了0.5