高速滑行艇后半浸桨的水动力性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文高速滑行艇后半浸桨的水动力性能研究硕士研究生：袁煜明指导教师：丁恩宝研究员学科、专业：力学论文主审人：郭春雨教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文高速滑行艇后半浸桨的水动力性能研究硕士研究生：袁煜明指导教师：丁恩宝研究员学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年04月论文答辩日期：2018年06月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng.StudyonHydrody

2、namicPerformanceofSurfacePiercingPropellerforHigh-SpeedPlaningCraftCandidate:YuanYuMingSupervisor:Researcher.DingEnBaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:April,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声

3、明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分

4、或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日高速滑行艇后半浸桨的水动力性能研究摘要半浸桨工作于高速滑行艇尾流场中，受到船后伴流的直接影响，使得半浸桨的实际效率区别于敞水工作效率。高速滑行艇采用斜轴的方式安装半浸桨，而半浸桨本身工作于自由压面附

5、近，使半浸桨在产生纵向推力的时候，也产生较大的垂向力和横向力，双桨的设计使得流场间也会有相互影响。因此，结合高速滑行艇与半浸桨船桨一体的自航计算与敞水半浸桨的计算结果对比分析，对半浸桨的优化设计有重要的作用。为了验证数值方法的可行性和准确性，文章对标模841-B进行了数值仿真，数值仿真结果与试验结果相比，较为一致。从而本文的计算方法和网格划分手段得到了验证。进而对在相同浸深比，不同斜流角下的半浸桨进行了研究，发现在斜流中工作时，主要影响垂向力和横向力矩的大小和方向；另外，在低进速时，可能会改变半浸桨的通气状态，从而一定程度下影响其敞水性能；在高进速时，斜流对半浸桨水动力性能的影

6、响并不大。为了分析采用双桨推进时，螺旋桨流场间相互干扰对半浸桨的水动力性能的影响，运用STAR-CCM+计算了斜流角下双桨不同航速下的半浸桨的水动力性能。结合单桨的计算结果进行对比分析，对比尾流场形态，发现相邻流场的干扰会直接影响半浸桨的通气；分析半浸桨表面的压力分布，在空气中工作的桨叶吸力面的压力要远低于水下工作的，这将导致半浸桨桨盘面压力分布的不平衡，由此受到了较大的横向力和侧向力；对比两者敞水曲线发现，双桨在各进速下都要比单桨产生更大的推力，在航速较高时，采用双桨推进（左桨）敞水效率要高于单桨推进；对比两者桨叶力的脉动可知，双桨推进时，桨叶产生的轴向力，横向力，和垂向力在

7、高航速下都要高于单桨桨叶。为了更好地分析滑行艇的运动及伴流场对半浸桨工作性能的影响，本文运用STAR-CCM+中的重叠网格，对滑行艇各航速下的航态进行精确的模拟，并提取其标称伴流场，为研究船桨一体作准备。在研究过程中，着重对滑行艇的海豚运动进行了分析，掌握了其发生的范围，在后续研究中尽量避免在此航速范围进行半浸桨的研究。为了研究滑行艇伴流场对半浸桨水动力性能的影响，文章将裸船的计算结果换算后直接赋值到实尺度滑行艇上，模拟艇桨一体以固定姿态进行自航。半浸桨在艇后伴流场工作时，半浸桨的垂向力会大