船舶螺旋槳敞水性能CFD模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代商船的高速化和大型化,螺旋槳的負(fù)荷越來越重,加劇了螺旋槳空泡和船舶振動(dòng),這已經(jīng)成為螺旋槳設(shè)計(jì)者日益關(guān)心的課題,傳統(tǒng)的方法對(duì)螺旋槳性能的研究已經(jīng)不能滿足對(duì)于新型船舶螺旋槳的設(shè)計(jì)需求。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法能實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化,克服了水池試驗(yàn)所需要的時(shí)間較長,投入的經(jīng)費(fèi)多等缺點(diǎn),大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,由于計(jì)算結(jié)果信息量大,該方法對(duì)螺旋槳的空泡和噪聲性能研究提供了較高的參考價(jià)值。
　　 本文利用CFD軟件FLUENT對(duì)船

2、舶螺旋槳敝水粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,首先是利用Pro-E和Gambit對(duì)螺旋槳進(jìn)行三維建模,利用周期性邊界條件對(duì)螺旋槳的模型和計(jì)算域進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過計(jì)算得到的螺旋槳推力系數(shù)和扭矩系數(shù)的結(jié)果與水池試驗(yàn)圖譜結(jié)果吻合較好,平均相對(duì)誤差在10%以內(nèi),精度滿足工程應(yīng)用需要。
　　 分別選取標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型、雷諾應(yīng)力四種湍流模型分別進(jìn)行了計(jì)算。經(jīng)過對(duì)比計(jì)算,總體上雷諾應(yīng)力模型的精度比其他三種模型

3、高。并分別對(duì)單通道和全通道方法進(jìn)行了模擬計(jì)算,驗(yàn)證了采用單通道方法計(jì)算的可行性,使計(jì)算效率得到提高并大大降低了計(jì)算時(shí)間。
　　 分別對(duì)螺旋槳槳葉表面壓力分布和尾流流場(chǎng)進(jìn)行了考察,初步分析空泡可能出現(xiàn)的位置。通過對(duì)尾流場(chǎng)的觀察驗(yàn)證了強(qiáng)載荷下螺旋槳對(duì)流體的抽吸作用增強(qiáng)出現(xiàn)了重荷下的尾流收縮現(xiàn)象,同時(shí)也表明徑向誘導(dǎo)速度有隨J增大而減小的趨勢(shì)。
　　 利用ITTC(國際船模拖曳水池會(huì)議)的推薦規(guī)程對(duì)CFD模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行不確定度