擺線推進(jìn)器水動(dòng)力性能的CFD方法研究.pdf

1、伴隨著陸地資源的日益枯竭，資源豐富的海洋吸引了人類的眼球，促進(jìn)了海洋資源的深入開發(fā)，在這一大背景下，海洋經(jīng)濟(jì)及海洋船舶工業(yè)得到前所未有飛速發(fā)展，其中海洋裝備和高性能船舶需求量與日俱增，這就對(duì)海洋工程裝備中關(guān)鍵設(shè)備船舶推進(jìn)器提出了嚴(yán)格的要求，船舶推進(jìn)器性能的好壞直接影響著船舶性能的高低。在船舶推進(jìn)器中，一種具有優(yōu)異操縱性能的船舶推進(jìn)器—擺線推進(jìn)器引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注，它可以在360°范圍內(nèi)連續(xù)、快速地改變推力的大小和方向，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速，強(qiáng)

2、抗風(fēng)浪能力等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)無疑對(duì)提高我國(guó)海洋裝備和高性能船舶性能具有重要意義。
　　本文分析和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)擺線推進(jìn)器的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了擺線推進(jìn)器的研究歷程，理論方法和 CFD方法研究歷程以及未來發(fā)展趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)之上，介紹了基于計(jì)算流體力學(xué)方法的基本理論和方法，從流體力學(xué)控制方程入手，討論了基于有限體積法的控制方程離散方案，并對(duì)流體力學(xué)中的湍流模型和湍流模擬方法進(jìn)行了研究對(duì)比。
　　首先研究了 NACA0012翼型做升沉俯

3、仰正弦式擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)推進(jìn)性能。模擬分析了水翼作純升沉，純俯仰及升沉俯仰耦合運(yùn)動(dòng)時(shí)的水動(dòng)力性能，并討論了頻率，升沉幅值及擺角三個(gè)影響因素對(duì)擺動(dòng)水翼水動(dòng)力性能的影響規(guī)律。
　　介紹了擺線推進(jìn)器的工作原理，并根據(jù)其工作原理建立了二維擺線推進(jìn)器數(shù)值模型，根據(jù)NACA3412翼型剖面的擺線推進(jìn)器數(shù)值模擬結(jié)果與NSRDC報(bào)告中實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了本文模型和方法的可行性。在驗(yàn)證了數(shù)值模型的可形性基礎(chǔ)上，采用NACA0012翼型建立了二維擺線推

4、進(jìn)器數(shù)值模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了變偏心率推進(jìn)性能模擬，在研究了推進(jìn)性能隨偏心率的變化規(guī)律的同時(shí)，對(duì)葉片的水動(dòng)力特性進(jìn)行了討論，給出了葉片水動(dòng)力與推進(jìn)器推進(jìn)性能的關(guān)系，為擺線推進(jìn)器的設(shè)計(jì)以及葉片強(qiáng)度校核提供依據(jù)。
　　在單個(gè)擺線推進(jìn)器數(shù)值模型基礎(chǔ)上，建立了雙擺線推進(jìn)器數(shù)值模型，從雙擺線推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)方向，槳葉相位角和雙槳間距三個(gè)方面討論了擺線推進(jìn)器的水動(dòng)力影響，并在最后試探性地研究了同軸對(duì)轉(zhuǎn)擺線推進(jìn)器水動(dòng)力性能，這些研究成果對(duì)日后實(shí)際生