基于cfd的导管串列螺旋桨敞水性能研究

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1、学校代码10530学号201230131795分类号O03密级公开硕士学位论文基于CFD的导管串列螺旋桨敞水性能研究学位申请人谌月姣指导教师邓旭辉副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业一般力学与力学基础研究方向工程力学与计算二○一五年六月五日OpenWaterPerformanceStudywithTandemPropellersinNozzleBasedonCFDMethodCandidateChenYuejiaoSupervisorDengXuhuiCollegeCollegeofCivilEngine

2、eringandMechanicsProgramGeneralandFundamentalMechanicsSpecializationEngineeringMechanicsandComputationDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDate2015.06.05湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人

3、或集体已经发表或撰写的成果作晶。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明满方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名一省日期；地年ｂ爲Ｘ日勺遗Ｌ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口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。本人授权湘潭大学可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Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文

4、按学校规定处理。作者签名／＾日期：年月主日匀导师签名；日期月日／湘潭大学硕士学位论文摘要随着科技的发展，逐渐出现各种水上船舶或水下航行器所需的特殊推进需求，因此产生了种类繁多的推进器。为满足某些配置推进器空间有限的超大载荷海洋运输船的推进要求，有人提出了导管串列螺旋桨的概念。开展对导管串列螺旋桨敞水性能的研究与探讨具有一定的理论意义和工程价值。本文主要工作如下：建立了螺旋桨局部叶切面型值点坐标到全局坐标的坐标点转换公式，并利用编程和三维建模软件对桨叶空间复杂曲面进行了造型，分别建立了水动力学性

5、能测试用的DTMB4119桨和DCA-A3型导管串列螺旋桨的3D模型。为研究DTMB4119螺旋桨的敞水性能，分别考察了非结构网格数量和3种湍流模型（Standardk模型、RNGk模型以及SSTk模型）对计算结果精度的影响。研究中，以推力系数、扭矩系数和敞水效率为螺旋桨敞水性能的主要刻画指标，以试验结果为参考，CFD计算结果表明：相同网格条件下，Standardk湍流模型与RNGk湍流模型的计算结果在进速系数较小时精度较高，但是当进速系数接近或超过螺旋桨最佳敞水效率所对应的进速系数时计算

6、精度非常差；SSTk湍流模型虽然在进速系数较小的情况下，推力系数的精度比Standardk和RNGk两湍流模型略差，但是在进速系数接近或超过螺旋桨最佳敞水效率所对应的进速系数时，其敞水性能主要指标结果与实验结果吻合较好，且精度高于Standardk模型和RNGk模型，与试验结果的平均误差保持在6%以内。在前面验证的基础上，基于SSTk湍流模型对DCA-A3型导管串列螺旋桨敞水性能进行CFD计算。计算结果与试验结果比较表明：推力系数和扭矩系数的平均误差均低于6%，证明SSTk湍流模型

7、能有效描述导管串列螺旋桨的敞水性能。通过改变导管中串列桨的桨距比和叶错角两个控制参数，采用控制变量法，对不同参数下0的导管串列螺旋桨模型进行计算，结果表明：叶错角20时为最佳叶错角，高于或低于该叶错角时，水动力性能均较差；而桨距比越小，推力系数和扭矩系数越大，水动力性能越好。关键词：导管串列螺旋桨，DTMB4119桨，湍流模型，敞水性能，CFDI湘潭大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theemergenceofspecialpro

8、pulsionforvariousnewwatershipsorunderwaternavigationisneeded.Thereappearalotofdifferentthruster,andthetandempropellersinnozzleisputforwardbecausetheycanmeettherequirementofpropulsionofsomemarinetranspo