船用復(fù)合材料螺旋槳性能預(yù)報(bào)及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、近年來,復(fù)合材料船用螺旋槳作為一種新型推進(jìn)器,由于其優(yōu)良的聲學(xué)性能,較輕的槳葉質(zhì)量以及獨(dú)特的可設(shè)計(jì)性,得到了軍事與民用船艇領(lǐng)域的重視。但是復(fù)合材料螺旋槳工作時(shí)變形較大,對(duì)水動(dòng)力性能的影響不可忽略,因此考慮槳葉變形影響的性能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。之前的研究對(duì)象局限于單向纖維復(fù)合材料螺旋槳,對(duì)編織纖維復(fù)合材料螺旋槳的研究較少,且缺少對(duì)纖維體積分?jǐn)?shù)的影響研究和對(duì)性能預(yù)報(bào)方法的介紹。
　　本文通過分析編織纖維復(fù)合材料螺旋槳

2、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合螺旋槳性能預(yù)報(bào)的升力面方法和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有限元分析方法,完成了復(fù)合材料螺旋槳的參數(shù)化建模和水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)的工具開發(fā)。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合螺旋槳設(shè)計(jì)理論,采用三級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料螺旋槳的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容如下:
　　詳細(xì)介紹了復(fù)合材料螺旋槳的建模方法,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,證明了方法的有效性。通過對(duì)編織復(fù)合材料螺旋槳的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析,揭示了編織纖維復(fù)合材料螺旋槳與傳統(tǒng)金屬螺旋槳和單向纖維復(fù)合材料螺

3、旋槳的差異,表明編織纖維復(fù)合材料螺旋槳在水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)時(shí),槳葉變形不可忽略。
　　使用MATLAB編程,開發(fā)了VLM/FEM復(fù)合材料螺旋槳的敞水性能預(yù)報(bào)工具,且對(duì)該工具的開發(fā)流程和方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并藉由該工具對(duì)某復(fù)合材料螺旋槳進(jìn)行驗(yàn)證分析,通過比較計(jì)算結(jié)果證明其準(zhǔn)確性。
　　基于開發(fā)的性能預(yù)報(bào)工具,對(duì)編織復(fù)合材料螺旋槳采用三級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,先優(yōu)化槳葉鋪層角度,再優(yōu)化槳葉體積分?jǐn)?shù),最后使用預(yù)變形設(shè)計(jì),最終完成了對(duì)槳葉水