船舶快速性 5螺旋桨与船体间的相互作用.ppt

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1、第5章螺旋桨与船体间的相互作用主要章节1、伴流---船体对螺旋桨的影响2、推力减额---螺旋桨对船体的影响3、推进系数及推进效率的成分分析4、估算船体与螺旋桨相互影响系数的公式概述实际螺旋桨是在船后工作的，螺旋桨和船体成为一个系统，两者之间必然存在相互作用。这种相互作用表现为船体所形成的速度场和螺旋桨所形成的速度场之间的相互影响。在船后工作的螺旋桨因受到船体的影响，故进入桨盘处的水流速度及其分布情况与敞水者不同，而船体周围的水流速度分布及压力分布受螺旋桨的影响也与孤立的船体不同。因此，船后螺旋桨与水流的

2、相对速度不等于船速，螺旋桨发出的推力也不等于孤立船体所遭受的阻力。采用近似方法来解决即分别研究船体和螺旋桨的单独性能，然后再近似地考虑两者之间的相互影响。这种近似方法的实质是：把船体和螺旋桨仍然看作是孤立的，即认为螺旋桨是在船后流场中单独工作，而船体位于螺旋桨所影响的水流中运动。这样就可以把孤立螺旋桨和孤立船体相联系起来，亦即考虑到上述情况以后，可以把螺旋桨敞水试验的结果和船模阻力试验的结果用之于船体—螺旋桨的整个系统。§5-1伴流--船体对螺旋桨的影响一、伴流的成因和分类船在水中以某一速度V向前航行时

3、，附近的水受到船体的影响而产生运动，其表现为船体周围伴随着一股水流，这股水流称为伴流或迹流。产生伴流的原因：(1)船身周围的流线运动产生伴流的原因：(2)水之粘性作用产生伴流的原因：(3)船舶的兴波作用若船速为V，桨盘处伴流的平均轴向速度为u，则螺旋桨与该处水流的相对速度(即进速)VA为：VA=V-u根据伴流的成因，可将伴流速度u写成：u＝up+uf+uw式中up──桨盘处形势伴流的轴向平均速度；uf──桨盘处摩擦伴流的轴向平均速度；uw──桨盘处波浪伴流的轴向平均速度。二、伴流分数w===1-VA＝（

4、1－w）V根据伴流的成因，伴流分数ω也写作：ω＝ωp+ωf+ωw三、伴流的测定伴流的大小一般系用试验方法求得，因测量的方法不同可分为标称伴流和实效伴流两种。在未装螺旋桨之船模(或实船)后面，用各种流速仪测定螺旋桨盘面处水流速度，可得标称伴流；根据船后螺旋桨试验或自航试验结果与螺旋桨敞水试验结果比较分析可得实效伴流。上述两种测量结果是不同的。其差别在于是否考虑了螺旋桨工作的影响。由于螺旋桨在船后工作，以实效伴流分数来计算螺旋桨进速比较合理，故通常说的伴流分数均指实效伴流分数。1．测量标称伴流的方法测量船模

5、(或实船)标称伴流场最常用的仪器是毕托粑。2．测量实效伴流的方法首先在船模后试验螺旋桨，量出船模速度V及螺旋桨的转速n、推力TB、转矩QB。然后，将螺旋桨进行敞水试验，保持转速n不变，调节进速直到发出之推力等于上述TB值时，量取其进速VA及转矩Q0，则u=V－VA即为实效伴流速度。上述测定实效伴流的方法系使螺旋桨在船后与敞水中于同一转速时发生相同的推力，故称为等推力法，但此时Q0=QB。若螺旋桨进行敞水试验时，保持转速n不变，调节进速直至Q0＝QB时，量取其进速VA及推力T0，则得u1=V－VA，也为实

6、效伴流速度。这种方法称为等转矩方法，但此时T0=TB。用等推力法得到的实效伴流u与等转矩法得到的实效伴流u1是不相等的。等推力法是目前为大家广泛采用的方法。四、伴流不均匀性的影响i1=为伴流不均匀性对推力的影响系数；i2=为伴流不均匀性对转矩的影响系数；i=为伴流不均匀性对效率的影响系数，表示在同一进速系数下敞水螺旋桨效率和船后螺旋桨效率之间的关系。常常采用的是以等推力法来确定为实效伴流，故T0=TB=称为相对旋转效率在用等推力法确定实效伴流的情况下，船体对螺旋桨的影响可归结为：(1)平均实效伴流速度u

7、，据此可以建立螺旋桨进速VA与船速V之间的关系，即VA=V-u，如以伴流分数w来表示，则VA=V(1-w)。(2)伴流不均匀性的影响，即相对旋转效率，据此可以建立敞水螺旋桨和船后螺旋桨转矩(或效率)之间的关系。§5-2推力减额---螺旋桨对船体的影响一、推力减额的成因螺旋桨在船后工作时，由于它的抽吸作用，使桨盘前方的水流速度增大。根据伯努利定理，水流速度增大压力必然下降，故在螺旋桨吸水作用所及的整个区域内压力都要降低，其结果改变了船尾部分的压力分布状况。曲线A—表示孤立船体周围的压力分布曲线。曲线B—为

8、螺旋桨在敞水中工作时桨盘前后的压力分布曲线。曲线C—即表示螺旋桨在船后工作时压力沿船体周围的分布情况，其阴影部分即为压力减小的数值，导致船体压阻力增加。由于螺旋桨在船后工作时引起的船体附加阻力称为阻力增额。若螺旋桨发出的推力为T，则其中一部分用于克服船的阻力R(不带螺旋桨时的阻力)，而另一部分则为克服阻力增额，即T＝R＋螺旋桨发出的推力中只有(T-)这一部分是用于克服阻力R并推船前进的，故称为有效推力Te。在习惯上，通常将称为推力减额，并以