易变形船舶螺旋桨流固耦合特性分析.pdf

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1、第26卷第1期海军工程大学学报Vo1．26No．12014年2月JOuRNAL0FNAVALUNIVERSITYOFENGINEERINGFeb．2014DOI：10．7495／j．issn．1009—3486．2014．01．011易变形船舶螺旋桨流固耦合特性分析张帅，朱锡，周振龙，侯海量(海军工程大学舰船工程系，武汉430033)摘要：应用双向流固耦合方法，研究了桨叶变形对螺旋桨桨叶表面压力、周围流场及敞水性能的影响，分析了438X系列螺旋桨变形前、后桨叶表面的压力分布以及螺旋桨周围流场的变化，对比了桨叶变形前后的螺旋桨推力系数和扭矩系数。结果表明：桨叶的变形改变了桨

2、叶表面的压力分布并引起螺旋桨周围流场的变化，桨叶变形前、后的推力系数最大相差9．3％，扭矩系数最大相差8．1％，桨叶变形引起的螺旋桨敞水性能的改变不可忽略，不同几何形状螺旋桨变形前、后敞水性能的变化也不尽相同。该研究结果可为新型易变形材料螺旋桨的性能预测、设计提供指导。关键词：桨叶变形；流场；双向流固耦合；船舶螺旋桨；应力；敞水性能中图分类号：U661．3文献标志码：A文章编号：1009—3486【2014)01一OO48一O6Fluid—structureinteractioncharacteristicsforflexiblemarinepropellersZHANG

3、Shuai，ZHUXi，ZHOUZhen—long，HOUHal—liang(Dept．ofNavalArchitectureEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Thetwo—wayfluid—structureinteraction(FSI)methodiSusedtostudytheeffectofbladede—formationonthepressuredistributionofthepropellerblade，theflowfieldsandopen—waterperf

4、or—manceandanalyzethesurfacepressuredistributionsofpropellerbladeseries(4381，4382and4383)andtheflowfieldsofthedeformedandunderformedbladeconfiguration．Thechangesinthrustcoef—fientandtorquecoefficientbeforeandafterthebladedeformationarecontrasted．Theresultsshowthatthedeformedbladeresultsin

5、thechangeofthebladesurfacepressurecoefficientandflowfield．Comparedwiththeresultsoftheundeformedconfigurationblade，themaximumvariationsinthrustcoefficientandtoquecoefficientforthedeformedconfigurationare9．3％and8．1％respectively．Theeffectofthebladedeformationontheopen—waterperformanceofflexi

6、blemarinepropellerscannotbeingnored．Thereasearchcanprovidereferencefortheperformancepredictionanddesignofmarinepropellerswhichcanbemadeofflexiblematerials．Keywords：baldedeformation；flowfields；tWO—wayfluidstructureinteraction；marinepropeller；stress；open—waterperformance对于传统船舶金属合金螺旋桨，由于合金材属

7、制螺旋桨如大侧斜螺旋桨、超空泡螺旋桨等，桨料弹性模量大、变形小，设计和计算时均假设桨叶叶的弹性变形效应被指出会对螺旋桨的性能产生为刚性、无变形，未考虑桨叶变形对螺旋桨水动力影响。。纤维增强复合材料因其比强度高、比性能的影响。r。而对于几何形状和构造复杂的金刚度高、阻尼性能好以及独特的材料刚度可设计收稿日期：2013—04—01；修回日期：2013—0610。基金项目：国家部委基金资助项目(4010405030101)。作者简介：张帅(1985一)，男，博士生，主要研究方向为舰艇复合材料螺旋桨。通信作者：朱锡(1961一)，男，