全回转调距导管桨水动力特性及精细流场分析

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1、学校代码：10289分类号：U661.3密级：公开学号：142010012江苏科技大学硕士学位论文全回转调距导管桨水动力特性及精细流场分析研究生姓名姚潇导师姓名姚震球教授申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业船舶与海洋结构物设计制造论文提交日期2016年12月31日研究方向海洋结构物流体性能论文答辩日期2017年03月18日答辩委员会主席评阅人2017年3月18日分类号：U661.3密级：公开学号：142010012工学硕士学位论文全回转调距导管桨水动力特性及精细流场分析学生姓名姚潇指导教师姚震球教授江苏科技大学二O一七年三月AThesisSub

2、mittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringHydrodynamicCharacteristicofFull-revolvingControllablePitchDuctedPropellerandFineAnalysisofFlowFieldSubmittedbyYaoXiaoSupervisedbyProfessorYaoZhenqiuJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2017江苏科技大学学位论文原创性声明本

3、人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：2017年03月23日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以

4、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密。学位论文作者签名：指导教师签名：2017年03月23日2017年03月23日摘要我国拥有丰富的海洋渔业资源、天燃气资源、石油资源以及广袤的岛礁资源，对海洋的利用逐步由海洋运输转变为海洋资源的开发，这就对船舶、海洋平台以及半潜平台自身的航行、操作、动力定位等性能提出了更高的要求。全回转推进器其推进和操纵性能的优劣，对船舶进行原地回转、横向移动、急停、倒车、拖航等运动时影响最为剧烈。对全回转调距导管桨水动力特性及精细流场的分析，对改善船舶的推进

5、性及操纵性具有重要意义，也为工程实际中全回转调距导管桨的设计与优化提供一定的参考意义。本文基于Fine-Marine软件对全回转调距导管桨进行实尺度的数值模拟，分别考虑导管螺旋桨在敞水和船尾工作时，在不同螺距比、不同回转角度情况下的水动力特性以及流场情况，主要的研究工作和分析结果如下：（1）对研究成熟、资料全面的No.19A+Ka系列导管螺旋桨的水动力性能进行模拟验证。在相同进速系数下，计算结果与试验结果对比，平均误差为2.342%，最大误差为4.3%，不超过5%，在误差允许范围内，因此本文研究所选用的计算模型与方法具有可行性。（2）建立全回转调距导管桨计算模

6、型，运用模糊综合评判法对螺距比P/D=1.0的全回转调距导管桨分别在叶梢间隙C为6mm、10mm、14mm、18mm时的水动力性能进行评价，综合考虑总推进效率，总推力系数，导管推力系数以及加工制造的难易程度四个主要因素，选出最佳的叶梢间隙值C=14mm。（3）本文对敞水条件下的全回转调距导管桨水动力性能进行预报，在进速范围内，不同螺距比的调距导管桨其水动力特征参数分布规律相似，且随着螺旋桨螺距比的增大，其特征参数的最大峰值以较大幅度提升。同时，对比分析了不同螺距螺旋桨的盘面压力分布和速度分布，随着进速系数的增大，叶面的正压逐渐减小，叶背的负压也逐渐减小；叶面处

7、的速度线主要集中在叶梢区域，沿叶梢区域逐步向内扩散，叶背处的速度线集中在叶背边缘区域，从叶背逐步向外扩散，在同一螺距比条件下，进速系数越大，叶背处的速度线分布越均匀。（4）验证分析船后调距导管桨在船后无偏转时的水动力性能，螺距比P/D=0.6～P/D=1.4不同螺距情况下的船舶阻力都呈规律的波动，波动幅度随着时间的增长逐渐趋缓，在t=4s时船舶阻力值基本稳定。螺距比P/D=1.4时，其导管螺旋桨推力值达到最大，其螺旋桨推力系数、导管推力系数和螺旋桨转矩系数均大于敞水状态下模拟的计算值，在船体伴流的影响下，船后导管桨的推力增长值要远大于船体阻力值。同时，I精细分

8、析各个盘面敞水和船后条件下的流场情况，