吊舱式推进器敞水性能研究

《吊舱式推进器敞水性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、吊舱式推进器敞水性能研究韩芸，沈兴荣，张峥摘要吊舱武推进器是伴随水而舰船电力推进技术的发展而于20世纪80年代末发展起來的一种新型推进器。这种推进器集常规推进方式的舵、轴系、支架等附体于一身，利于重新优化舰船醍部线型，改善阻力性能。木文对某型船拖式吊舱推进器的单元整体及单元桨的敞水性能分别进行了CFD分析利模型试验的比较研究，目的在于考察吊舱推进器舱体、支架等对敞水性能的影响，为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。1引言吊舱式推进器的概念是山芬兰KvacmcrMasa-Yard和ABB公司在19

2、89年率先捉出的。它突破了传统的“柴油机加开放式的传动轴系''推进系统的设计定式，集推进和操舵装置于一体，省去了舵、轴系、轴支架等附体，能够重新优化船体尾部线型，改善阻力性能，极人地增加了船舶设计、建造和使用的灵活性，已经在破冰船、可双向行进油轮、豪华游船、定期班轮、客滚船以及众多的工程船舶上获得成功应用。木文以某船采用的拖式巾舱推进器为研究目标，M用商业软件FLUENT分别对螺旋桨及吊舱推进器整体的敞水性能进行了定常和非定常数值计算，并与试验结果进行比较，验证了数值计算的可行性。本文同时考察了吊舱推进器

3、舱体、支架等对敞水性能的影响，为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。2螺旋桨和吊舱推进器敞水性能数值计算2.1螺旋桨和吊舱推进器模型本文所分析吊舱推进器由舱体、支架、尾鳍、桨毂、毂帽以及五叶螺旋桨组成，螺旋桨和吊舱推进器的模型参数分别如表1和表2所示。建模小对吊舱推进器整体采用滑移网格技术來实现螺旋桨的旋转效应，可以更真实地模拟螺旋桨和舱体、支架等ZI'可的相互作用。采用FLUENT前处理软件GAMBIT生成的吊舱推进器固定区域网格模型如图1所示，网格总数80万，最差网格畸变度为0.857,动区

4、域为一-圆林体，直径1.27D,网格模型如图2所示，网格总数68万，最差网格畸变度为0.798。总网格数为148万。动区域和固定区域接触面上的网格尽量一致，接触而附近区域的网格要求尽量精细，对流动变化剧烈的区域，如叶梢、导边、随边、桨毂上的网格进行了加密。表1螺旋桨模型参数符号单位数值叶数N5肓径D0.200转速N[s'1]15r/R=0.7处螺距比Po.v/D[-]1.07068平均螺距比Pmean/D[-]1.04116盘而比Ae/Ao[-10.614r/R=0.7处弦长Co.7[m]0.0504r/

5、R=0.7处桨叶厚度to.7[mm]1.9056侧斜角6s[°]22.09纵斜角e[°]毂径比dh/D[-]0.24表2舱体、支架模型参数名称符号单位数值舱体长度Lp[m]0.2759长度直径比Lp/D[-]1.3795舱体最大直径dp[m]0.0867舱体直径比dp/D[-]0.4335间距直径比b/D[-]0.5335支架在r/R=0.7处的弦长c[m]0」467图1用舱推进器讣算域网格模型图2动区域网格模型2.2吊舱推进器单元桨和整体敞水性能数值计算2.2.1单元桨敞水性能计算整个吊舱推进器由螺旋桨

6、、桨毂、桨毂帽、舱体、支架以及尾鳍组成，螺旋桨叶片工作在非定常流场中，要了解其水动力性能，必须计及各部件Z间的相互影响在非定常流场中进行考察。为减少非定常计算最，木文选取进速系数从0.4〜0.9共6个。求解器为三维单精度基于压力的非定常隐式求解器，湍流模型为Realizablek-s0各系数由下列公式计算：进速系数：螺旋桨推力系数：吊舱单元的推力系数：转矩系数(桨和单元的相同)：KtxKq匕n*D-p*n2*D4TxP*712*D4敞水效率:雷诺数:Qp^n2*Z）5r二Co^J町+（0.75*龙*好£）

7、7V⑴⑵⑶⑷(6)单元桨敞水性能计算结果如表3和图3所示。农3单元桨敞水性能计算结果JKtbuniokqHobun0.40.374920.572120.41740.50.333680.526350.504740.60.289570.476320.580820.70.242990.421010.643340.80.193960.358860.688520.90.142080.287890.70728图3单元桨敞水特性Illi线图2.2.2吊舱推进器敞水性能计算吊舱推进器敞水性能计算结果如表4和图4所示。表4

8、吊舱推进器整体敞水性能计算结果JKtx10KqHox0.40.365680.572120.407110.50.323980.526350.490070.60.278710.476330.559030.70.231240.421010.612230.80.181350.358860.643760.90.128660.287890.64049--A--CFD--■--CFD--W--CFD一▲一EXP---EXP一—EXP0.35