冰级桨水动力性能研究综述-论文.pdf

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1、第43卷第4期船海工程Vo1．43No．42014年8月SHIP＆0CEANENGINEERINGAug．2014DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2014．04．001冰级桨水动力性能研究综述郭春雨，谢畅，赵大刚(哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001)摘要：针对桨．冰相互作用对冰级桨水动力性能的影响问题，整理归纳国外冰级桨水动力性能研究进展，根据冰级桨特殊工作条件，介绍并分析目前两种主要冰级桨模型试验方法及其特点；介绍数值模拟预报程序PROPELLA，展望未来冰级桨水动力性能的研究方向。

2、关键词：冰级螺旋桨；水动力性能；冰水池；空泡水简；面元法中图分类号：U661．31文献标志码：A文章编号：1671~953(2014)04-0001-08船舶在冰区航行，特别是破冰航行状态，经常研究空化现象对螺旋桨水动力性能的影响，第导致碎冰块下浸并沿着船体表面滑动，接近螺旋24／25届ITI'C冰委会专家委员会会议上已进行桨时发生桨．冰相互作用，将在螺旋桨上产生极端了相关探讨。在这两届ITI'C冰委会中，来自加拿载荷，从而可能会引起噪声、振动、空泡，以及螺旋大国家研究委员会海洋技术研究所(NRC／IOT)桨桨叶极端弯曲或

3、破坏。无论是常规桨、导管桨的专家们和英国纽卡斯尔大学爱默生空泡水筒实还是吊舱推进器，这些情况都有可能发生。验室(ECT)的专家们分别就各自研究的方向提出世界范围内对桨一冰相互作用的研究一直关了创新的观点。而对于应用数值方法预报冰级螺注桨叶与冰之间的接触载荷。在20世纪80年代旋桨水动力性能，2O世纪9O年代后期，加拿大研中期之前，研究冰堵塞效应对螺旋桨水动力性能究人员在这个方向有所突破。影响的论文很少，研究冰铣削作用下空化现象对1研究进展水动力性能影响的论文就更少了，更没有应用势流理论面元法研究冰级桨的水动力性能。直到1．

4、1冰水池模型试验研究进展20世纪90年代中后期开始，研究人员才在这三自20世纪50年代以来，已经开发出了一些方面做了大量的工作。自从第15届国际拖曳水试验模型和数值模型用以研究桨．冰相互作用，并池会议(ITFC)开始设立冰委会至今已经30年，且应用于常规推进系统上冰载荷的预报。吊舱推重点是冰特性的研究和冰．船相互作用载荷。在进器作为一种非常规推进系统，无论是无冰水域模型冰力学特性(弹性模量、可压强度、破裂韧还是有冰水域，它的优点日益突出。因此，更好地性、重量与浮力，以及模态等)推荐试验规程已经理解桨．冰相互作用，包括作用在

5、吊舱推进器桨叶形成和冰水池船舶阻力试验及不确定度分析推荐上的冰载荷，是很有必要的。规程也已经建立以后，桨．冰相互作用的敞水试验作为一个联合研究项目，冰水池试验研究吊研究也做了大量工作，并正以此为基础开发冰水舱推进器的桨．冰相互作用得到了加拿大自然科池吊舱推进器试验规程，以及在空泡水筒中试验学与工程研究委员会和国家研究委员会的资助。研究人员做了大量的冰水池模型试验并分析采集的试验数据。2004年，韩国研究基金会和先进船收稿日期：2014—06—17舶工程研究中心资助并参与了该项目以提升试验修回日期：2014—06—30基金项

6、目：国家自然科学基金(41176074、51209048)；程序。最终，通过模型试验和数值预报，帮助理解教育部博士点基金(20102304120026)；桨冰相互作用机理。工信部高技术船舶科研项目(G014613002)桨一冰相互作用试验包括实桨试验和模型试第一作者简介：郭春雨(1981一)，男，博士，副教授验，其中实桨试验测量值是最有价值的数据，但是研究方向：船舶推进与节能实桨试验代价极高，且实桨试验测量值具有高度E-mail：guochunyu@hrbeu．edu．cn的不确定性，这与冰的力学性能、试验条件和数据1第4

7、期船海工程第43卷采集系统有关。因此，一些研究人员转向螺旋桨削过程还包括从被螺旋桨碾碎的碎冰区挤出碎模型试验，做了大量的冰水池试验，包括应用真实冰，碎冰在螺旋桨叶背被迅速地挤出，在桨叶上产的海冰和人工冷冻模型冰。生附加的升力。无论螺旋桨是在冰堵塞条件下运1991年，为了得到桨一冰相互作用期间冰载转，还是在铣削条件下运转，都会导致严重的空化荷大小，以更新加拿大北极地区防污染规则和瑞效应，尤其严重的是云状空泡J。Doucet等以典一芬兰波罗的海航行规则，加拿大政府和芬兰政加拿大海岸警卫队(CCG)R—Class号破冰船所用府开

8、始从事一个合作研究项目(JRPAJHJ6)。作的螺旋桨为原型桨，制作了200mm的模型桨，在为JRPAJHJ6的一部分，对桨．冰相互作用分别进加拿大国家研究委员会海洋水动力研究所(NRC／行了理论和试验研究。Veitch将螺旋桨桨叶简化IMD)的空泡水筒进行试验，包括一系列的侵蚀试为楔形形状，进行试验以