螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用.pdf

《螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第34卷第7期2012年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．7Jul．，2012螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用李理，刘可，李超，肖冰，石爱国(海军大连舰艇学院，辽宁大连116018)摘要：在螺旋桨数值模拟领域里，敞水桨四象限(前进中正车、前进中倒车、后退中进车、后退中倒车)的水动力性能研究几乎是空白。本文从桨的几何构建。网格生成，第一、四象限和第二、三象限的不同求解模式及流场特征，第二、三象限推力系数曲线拐点及相应的环流涡，进行了数值模拟和分析。对桨四象限的应用．以制动机动为例进行探讨。关键词：螺旋桨；水动力性能；四象限；数值模

2、拟中图分类号：U664．33文献标识码：A文章编号：1672-7649(2012)07-0008-07doi：10．3404／j．issn．1672-7649．2012．07．002Theresearchonnumericalsimulationofpropeller’shydrodynamicperformanceinfourquadrantsULi，LIUKe，LIChao，XIAOBing，SHIAi—guo(DalianNavalAcademy，DaLian116018，China)Abstract：Thepropeller'shydrodynamicperformance

3、infourquadrantsisveryimportantresearchinthefieldofmaneuverabilityandrapidity．Thepaperpresentsthenumericalsimulationofthefourquadranthydrodynamicperformanceofthepropellerinopenwater．Thegenerationof3Dmodelofpropellerisstudiedandreahzed．Andanalysisthecalculationsfromdifferentsimulationmodelsandch

4、aractersofflowfieldinsecondandthirdquadrant，toinflexionsofcorrespondingthrustcoefficientcurveandcireumfluenteddiesinfirstandfourthquadrant．Takebrakeforexample，paperdiscussestheapplicationofthepropeller'shydrodynamicperformanceinfourquadrants．Keywords：propeller；hydrodynamicperformance；fourquadr

5、ants；numericalsimulation0引言以螺旋桨的数值模拟部分取代桨模的试验，是当前螺旋桨CFD研究的一个热点，但其中敞水桨四象限水动力性能的数值模拟几乎是空白。这一领域的研究不仅具有理论意义，而且是解决舰船操纵性和速航性诸多实际课题(离靠泊、舰船避碰、各种特殊机动)的关键所在。桨的四象限水动力模拟，不是桨的第一象限(正车前进)敞水性能模拟的简单推广。桨的第一、四象限的流场，具有弱非线性特征，它的CFD求解模式相对简单；而桨的第二、三象限的流场具有较强的非线性，需要采用不同于第一、四象限的求解模式。才能得到较精确的解。本文在求解第二、三象限敞水性能曲线过程中，伴随着拐

6、点的出现，发现流场会生成明显的环流涡，从而使第二、三象限的非线性性质在力学和数学上都得到有力的验证。l螺旋桨的几何建模以AU系列螺旋桨中的AU5-65型螺旋桨为研究对象。1959年奥本明良⋯对该型桨进行了四象限敞水系列试验，依据奥本的试验，确定桨的几何尺度如下：叶数Z=5，螺距比P／D=1．00，盘面比A￡／A。=O．65，桨直径D=0．25m，纵斜角lO。。收稿日期：201I-08-01；修回日期：201卜09—23作者简介：李理(1985-)，男，硕士研究生，主要从事船舶操纵性及耐波性等研究。第7期李理，等：螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用·9·桨体几何建模时，需利用螺旋桨

7、的基本要素、桨叶轮廓尺寸表以及叶切面尺寸表等二维型值数据，建立螺旋桨的三维型值。桨叶剖面参数如图1所示。图1桨叶剖面Fig．1Bladesection通过螺旋桨的基本参数和各桨叶切面二维形状尺寸，可建立螺旋桨空间三维坐标关系式：10¨=二{(一cl+s)co妒+db．fSi妒}+0，，7{瓦．，=石，+(一cl+s)8i唯一db,leo印，(1)L．，2rco$Ob．，，【Z6，，=rsinOb．，。式中：z，为桨叶剖面的纵斜；0，为桨叶剖面的侧斜；卢为桨叶的螺距角；